[发明专利]生产用于换热器的热磁性成型体的印刷方法

说明书

本发明涉及生产用于换热器的热磁性成型体的印刷方法，相应的成型体及其在冰箱、空调装置、热泵中或在通过直接转化热量的发电中的用途。

热磁性材料也称作磁热材料，可用于冷却，例如用于冰箱或空调装置、热泵或用于由热量直接发电而无需转化为机械能的中间连接。

这类材料原则上是已知的且例如描述于WO 2004/068512。磁冷却技术基于磁热效应(MCE)，且可替代已知的蒸气循环冷却方法。在呈现磁热效应的材料中，无规排列的磁矩受到外部磁场作用产生排列导致材料发热。该热量可通过传热而由MCE材料移除到周围气氛中。当随后将磁场关闭或除去时，磁矩又回复到无规排列，这导致材料冷却至低于环境温度。该效应可被用于冷却目的；参见Nature，第415卷，2002年1月10日，第150-152页。通常将传热介质，如水用于从磁热材料中移除热量。

用于磁热发电机的材料同样基于磁热效应。在呈现磁热效应的材料中，无规排列的磁矩受到外部磁场作用产生排列导致材料发热。该热量可通过传热而由MCE材料移除到周围气氛中。当随后将磁场关闭或除去时，磁矩又回复到无规排列，这导致材料冷却至低于环境温度。该效应首先可被用于冷却目的；其次可被用于将热量转化为电能。

磁热产生电能与磁加热和冷却相关。在该概念首次出现时，能量产生的方法被描述为热磁能量产生。与Peltier或Seebeck类型的装置相比，这些磁热装置可具有显著更高的能量效率。

该物理效应的研究起始于19世纪晚期，当时两位科学家Tesla和Edison申请了关于热磁发电机的专利。在1984年，Kirol描述了许多可能的应用并且对其进行了热磁分析。在那时候，钆被认为接近于室温应用的潜在材料。

热磁发电机例如由N.Tesla描述于US 428,057。据说，铁或其它磁性物质的磁性可由于加热到特定温度而被部分或完全破坏或可消失。在冷却过程中，磁性可重新建立并回复到起始状态。该效应可被用于产生电能。当将电导体暴露于变化的磁场时，磁场的变化导致电流在导体中产生。例如当磁性材料被线圈包围，然后在永久磁场中加热，然后冷却时，在加热和冷却过程中的每种情况下在线圈中产生了电流。这使得热能转化为电能，而无需转化为机械功的中间转化。在Tesla中所述的方法中，借助炉子或封闭的壁炉加热作为磁性物质的铁，然后再使其冷却。

对于热磁或磁热应用，材料应允许有效热交换，从而实现高效率。在冷却和发电过程中，均将热磁性材料用于换热器。

欧洲专利申请EP 08155255.6(其具有较早的优先权日，但是在本申请的优先权日还没有公开，其申请日为2008年4月28日，名称为“用于换热器的开孔多孔成型体”)描述了通过将热磁性粉末引入合适的有机粘合剂中并填充入模具中而由热磁性材料生产换热器成型体。所述填充例如可通过浇铸或注塑进行。然后可通过催化或热除去聚合物并烧结直至形成具有开孔结构的多孔体。

本发明的目的为提供适用于换热器，特别是冷却目的或发电的热磁性成型体及其生产方法。这些成型体应允许高的传热、对于换热介质具有低流动阻力并具有高磁热密度。

根据本发明该目的通过生产用于换热器的成型体的方法实现，所述成型体包含选自如下的热磁性材料：

(1)通式(I)的化合物：

(A_yB_y-1)_2+δC_wD_xE_z        (I)，

其中A为Mn或Co，

B为Fe、Cr或Ni，

C、D和E：C、D和E中至少两个是不同的，具有非零含量且选自P、B、Se、Ge、Ga、Si、Sn、N、As和Sb，

δ为-0.2至0.2的数，

w、x、y、z为0-1的数，其中w+x+z＝1；

(2)通式(II)和/或(III)和/或(IV)的基于La和Fe的化合物：

La(Fe_xAl_1-x)₁₃H_y或La(Fe_xSi_1-x)₁₃H_y    (II)，

其中x为0.7-0.95的数，

y为0-3的数；