科學家們開發了一種新型磁致熱熱泵，它在成本、重量和性能方面均可與傳統系統媲美，而且無需使用對環境和健康有害的冷媒。 透過優化材料和設計，該泵浦實現了相當的功率密度，為供暖和製冷提供了更環保、更高效的替代方案。

基線模型，切出一個楔形部分以顯示內部結構。 資料來源：美國能源部艾姆斯國家實驗室

美國能源部艾姆斯國家實驗室（US Department of Energy’s Ames National Laboratory）的研究人員開發出一種磁致熱熱泵，在重量、成本和性能方面可與傳統的蒸汽壓縮熱泵相媲美。 一個多世紀以來，蒸汽壓縮技術一直是供熱和製冷系統的基礎，但它所依賴的冷媒會對環境造成嚴重危害。 這些冷媒會造成全球碳排放，一旦洩漏，就會釋放出對人類和生態系統有害的化學物質。

磁致熱熱泵消除了冷媒的排放，並以更高的能源效率運行，為加熱和冷卻提供了一種前景廣闊的替代方案。 然而，到目前為止，磁致發熱設備在重量、成本和性能這三個關鍵方面都難以與蒸汽壓縮系統相提並論。 這項新進展標誌著我們朝著更永續的加熱和冷卻技術邁出了重要一步。

研究小組負責人朱莉-斯勞特（Julie Slaughter）解釋說，他們的研究是從製造磁致熱熱泵開始的。磁致熱熱泵的工作原理是，在泵送流體帶走熱量的同時，改變施加在磁致材料上的磁場。 她解釋說，這通常是透過永久磁鐵來實現的。 該裝置的核心是使永久磁鐵相對於磁性材料旋轉，並使用磁性鋼來保持磁場。 在研究如何提高熱泵功率密度的過程中，這三個部分的安排在研究小組的預測中發揮了重要作用。

調查的另一部分涉及評估這些熱泵中最常用的兩種磁致性材料。 钆和鑭矽氫基材料。

” 在基線裝置中，我們使用了單一的钆材料使其保持簡單。鑭-鐵-矽材料比钆具有更高的功率能力。 因此，這自然會提高功率密度。只是它們不那麼容易獲得，而且需要在一個設備中使用多種材料才能獲得良好的性能，」斯勞特說。 “在我們的評估中，我們包括了對功率密度最高設備的LaFeSi 性能的估計”。

研究團隊的工作重點是更有效地利用空間和材料，減少泵浦高效運作所需的永磁材料和磁性鋼材的用量。 這些努力有助於使核心系統部件的重量與當今的壓縮機相當。

斯勞特說：”我們能夠證明，我們在功率密度方面與當今的一些壓縮機相比具有競爭力。永久磁鐵和磁性鋼構成了大部分質量，而不是昂貴的磁性材料，這對經濟性非常有幫助。

編譯自/ ScitechDaily