Les départements des piles à combustibles et de chimie des états solides du laboratoire de Risø (à Roskilde au Danemark) travaillent depuis 2000 dans le domaine des matériaux magnétocaloriques et de la réfrigération magnétique. L'équipe de Risø a commencé récemment à développer une nouvelle technique de réfrigération. Cette technique pourrait à terme révolutionner le marché de la réfrigération puisqu'elle pourrait produire des réfrigérateurs bons pour l'environnement, silencieux et consommant moins.
La réfrigération magnétique est une technologie émergeante qui utilise des matériaux solides et non-volatiles comme composants actifs ainsi que l'eau et l'alcool comme moyen de transport de la chaleur. Cette technique est prometteuse pour produire un refroidissement "écologique" et énergétiquement efficace, à des prix compétitifs.
Le cycle du refroidissement magnétique
Les techniques de refroidissement traditionnelles qu'on trouve dans les frigos d'intérieur des maisons utilisent des compresseurs pour atteindre un cycle de refroidissement, constitué de la liquéfaction et de l'évaporation d'un gaz réfrigérant. Cette technologie est au point et fiable mais présente néanmoins un nombre d'inconvénients parmi lesquels le fait que la plupart des gaz réfrigérants utilisés contribuent à l'effet de serre, et que les compresseurs de petite taille sont en fait inefficaces. Ajouté au fait que le marché des unités réfrigérantes de petite taille représente 140 millions d'unités par an, ceci pousse la recherche vers d'autres technologies réfrigérantes alternatives.
La réfrigération magnétique repose sur les propriétés que certains matériaux magnétiques possèdent : l'effet magnétocalorique. La température de ces matériaux change quand on leur applique un champ magnétique extérieur. Cet effet se produit à la fois dans les métaux et dans les matériaux céramiques. Cet effet a été découvert en 1881 avec le fer par le physicien allemand Emil Warburg. La température du matériau augmente habituellement quand on lui applique un champ magnétique et diminue quand on enlève ce champ.
Un matériel magnétocalorique peut donc être utilisé comme élément actif dans le système réfrigérant. L'appareil peut alors fonctionner dans un cycle à 4 temps comme le montre la figure ci-dessus. L'avantage des matériaux céramiques comme matériaux magnétocaloriques est que, contrairement aux métaux, ils ne corrodent pas dans l'eau et que le spectre de leurs températures actives peut être contrôlé avec précision.