Etude expérimentale de l’effet magnétocalorique d’un régénérateur magnétique actif fonctionnant à température ambiante

National audience; L’augmentation progressive du besoin de la réfrigération en industrie et de la climatisation nécessite l’utilisation croissante des systèmes diphasiques à compression mécanique de vapeur. Néanmoins, ces systèmes présentent l’inconvénient de fonctionner avec des fluides frigorigènes qui ont souvent un impact direct sur la couche d’ozone et/ou une contribution significative à l’effet de serre. La qualité environnementale des nouveaux fluides sera assurée probablement au détriment de la performance énergétique ou de la stabilité de ces systèmes thermiques. Il est donc pertinent de chercher de nouvelles solutions de production de froid assurant une haute efficacité énergétique et un faible impact environnemental. La réfrigération magnétique à base de matériaux à effet magnétocalorique apparaît de plus en plus comme une solution potentiellement viable [1]. Le coefficient de performance (COP) optimal théorique des systèmes magnétocaloriques étant du même ordre que celui des systèmes diphasiques à compression mécanique de vapeur et leur fonctionnement se faisant avec des matériaux solides couplés à de l’eau, les possibilités semblent donc coller aux exigences actuelles. De plus, cette nouvelle technologie utilise de faibles pressions et tourne à faibles fréquences (entre 1 et 10 Hz au lieu de 50 Hz pour la technologie classique), ce qui est positif pour la durée de vie, les nuisances sonores, le coût d’entretien et la sécurité. Dans ce contexte, une étude expérimentale réalisée sur un régénérateur magnétique actif de forme parallélépipédique, constitué de 47 plaques métalliques horizontales de dimensions 70x17x1.2 mm 3 avec un espacement choisi entre ces plaques de 0.2 mm, est présentée dans ce papier. Ce régénérateur est placé entre les noyaux polaires d’un électro-aimant dont le champ magnétique est réglable en intensité et en fréquence. Le matériau magnétocalorique utilisé est le Gadolinium (Gd), qui est le matériau de référence largement utilisé dans la littérature [2]. Son choix est principalement motivé par son effet magnétocalorique important et par sa facilité de mise en œuvre. Le fluide caloporteur choisi est l’eau distillée mélangée avec une faible concentration d’anticorrosif. Afin de comprendre le comportement de ce régénérateur magnétique actif fonctionnant à température ambiante, une caractérisation thermomagnétique préliminaire de celui-ci a été réalisée en absence de fluide caloporteur. Les effets de plusieurs paramètres (e.g. l’intensité du champ magnétique et la fréquence d’aimantation/désaimantation) ont ainsi été étudiés, et des premiers résultats sont présentés dans ce papier. Au-delà de l’application pour la réfrigération, la magnétocalorie ouvre des perspectives pour la conversion chaleur/électricité via deux orientations possibles : la génération de courant induit sous l’effet de la variation du flux magnétique et la conversion mécanique de la chaleur [3].