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Conversion Magnétocalorique

(Contact : L. Bessais)
(Contact : V. Paul-Boncour)
   

La réfrigération magnétique est une technologie émergente qui utilise des matériaux magnétiques comme matériaux réfrigérants ainsi que de l’eau et de l’alcool comme fluides caloporteurs. C’est une technique prometteuse qui possède de nombreux avantages, économiques, écologiques mais aussi énergétiques par rapport à la réfrigération conventionnelle. La réfrigération magnétique est basée sur l’utilisation de matériaux possédant un effet magnétocalorique (EMC) important. Ces derniers libèrent de la chaleur lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique et se retrouvent à une température inférieure à leur température initiale lorsque l’on supprime ce champ.

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Schéma de principe de l’effet magnétocalorique

 

 

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Evolution de l’entropie magnétique avec la température en fonction de la concentration d’hydrogène par maille pour un composé de type La(Fe,Si)13 en comparaison avec le Gd pur.

 

Les matériaux de type La(Fe1-xSi x)13 présentent un effet magnétocalorique géant et sont envisagés comme matériaux magnétocaloriques pour les applications de réfrigération ou de pompe à chaleur magnétique. Ils présentent de nombreux avantages : les éléments qui les composent sont peu chers, ils sont non toxiques, et de plus leur température de Curie est ajustable par insertion d’éléments légers comme l’hydrogène. Sur la figure ci-dessus on peut voir que le maximum de l’entropie varie de 220 à 300 K par l’insertion de 0.86 atomes d’H par mole, ce qui permet de les utiliser à température ambiante. 

 

M. PHEJAR, V. PAUL-BONCOUR, and L. BESSAIS, Structural and magnetic properties of magnetocaloric LaFe13-xSi x compounds synthesized by high energy ball-milling. Intermetallics, 18(12) (2010) 2301-2307.   

 

 

Les composés de type Y1-yRyFe2(H,D)4.2 (R=Er, Tb, Gd) qui présentent une transition métamagnétique très sensible aux modifications de propriétés structurales induites soit par l’application d’une pression externe, soit par la substitution de Y par une autre terre rare, soit de façon plus spectaculaire par l’effet isotopique H, D sont également étudiés.

 

 

V. PAUL-BONCOUR and T. MAZET, Investigation of compounds for magnetocaloric applications : YFe2H4.2, YFe2D4.2 and Y0.5Tb0.5Fe2D4.2. J. Appl. Phys., 105 (2009) 013914 (1-5).