一种用于换热器的开孔多孔成型体，其包含例如选自如下的热磁材料：（１）通式（Ｉ）的化合物：（ＡｙＢｙ－１）２＋δＣｗＤｘＥｚ（Ｉ），其中：Ａ为Ｍｎ或Ｃｏ；Ｂ为Ｆｅ、Ｃｒ或Ｎｉ；Ｃ、Ｄ、Ｅ具有非零的浓度且选自Ｐ、Ｂ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎ、Ａｓ和Ｓｂ且Ｃ、Ｄ、Ｅ中至少两个相互不同，其中Ｃ、Ｄ和Ｅ中至少一个为Ｇｅ或Ｓｉ；δ为－０．１至０．１；ｗ、ｘ、ｙ、ｚ为０－１，其中ｗ＋ｘ＋ｚ＝１。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于换热器的开孔多孔成型体热磁材料，也称作磁热材料，可例如在冰箱或空调装置、蒸汽泵中用于冷却，或用 于由热直接发电，而没有转化成机械能的中间环节。这种材料原则上是已知的，例如描述于WO 2004/068512中。磁冷却技术基于磁热 效应(MCE)，可构成已知的蒸汽循环冷却方法的替代。在具有磁热效应的材料中，通过外部 磁场使无规取向的磁矩取向导致该材料发热。该热量可通过热传递由MCE材料转移至周围 大气中。然后当磁场关闭或移去时，磁矩回复至无规取向，这导致该材料冷却至环境温度以 下。该效应可用于冷却目的；还参见Nature，第415卷，2002年1月10日，第150-152页。 通常，传热介质如水用于从磁热材料除去热。用于热磁发电机中的材料同样基于磁热效应。在具有磁热效应的材料中，通过外 部磁场使无规取向的磁矩取向导致该材料发热。该热量可通过热传递由MCE材料释放至周 围大气中。然后当磁场关闭或移去时，磁矩回复至无规取向，这导致该材料冷却至环境温度 以下。该效应可首先用于冷却目的，其次用于将热转化成电能。电能的磁热产生与磁加热和冷却相关。在第一概念时，能量产生的方法描述为热 磁能量产生。与Peltier或kebeck型装置相比，这些磁热装置可具有显著更高的能量效率。这种物理现象的研究开始于19世纪后期，当时两位科学家，Tesla和Edison提交 了关于热磁发电机的专利。在1984年，Kirol描述了大量可能的应用并对其进行了热力学 分析。那时，钆被认为是用于接近室温的应用中的潜在材料。热磁发电机例如由N. Tesla描述于US 428，057中。认为由于加热至特定温度，铁 或其它磁性物质的磁性可部分或完全损坏或可消失。在冷却过程中，磁性重新确立并返回 起始状态。该效应可用于产生电力。当电导体暴露于变化的磁场时，磁场的变化导致导体 中电流的感生。当例如磁性材料被线圈围绕，然后在永久磁场中加热，然后冷却时，每种情 况下电流在加热和冷却过程中在线圈中感生。这使热能转化成电能，同时没有中间转化成 机械功。在Tesla描述的方法中，铁作为磁性物质通过烘箱或封闭的壁炉加热，然后再次冷 却。对于热磁或磁热应用，该材料应允许有效的热交换以便能够实现高效率。在冷却 过程中和在发电过程中，热磁材料均用于换热器中。本专利技术的目的是提供适用于换热器中，尤其是用于冷却目的或用于发电的热 磁成型体。这些成型体应允许高传热，对于热交换介质具有低流阻并具有高磁热密度 (magnetocaloric density)0根据本专利技术，该目的通过用于换热器、磁冷却或蒸汽泵或热磁发电机的开孔多孔 成型体实现，其包含选自如下的热磁材料(1)通式(I)的化合物(AyBrl)2^CwDxEz (I)其中A 为 Mn 或 Co，B 为 Fe、Cr 或 Ni，C、D和E :C、D和E中至少两个不同，具有非零的浓度且选自P、B、Se、Ge、Ga、Si、 Sn、N、As和Sb，其中C、D和E中至少一个为Ge或Si，δ 为-0. 1 至 0. 1 的数，w、x、y、ζ 为 0-1 的数，其中 w+x+z = 1 ；(2)通式(II)和/或(III)和/或(IV)的La-和Fe基化合物LaO^xAl1J 13民或 La(Fe5xSih)13Hy (II)其中χ 为 0. 7-0. 95 的数，y为0-3，优选0-2的数；La(FexAlyCoz) 13 或 La(FexSiyCoz) 13 (III)其中χ 为 0. 7-0. 95 的数，y 为 0. 05 至 l_x 的数，ζ 为 0. 005-0. 5 的数；LaMnxFe2^xGe (IV)其中χ为1. 7-1. 95的数，和(3)MnTP型Heusler合金，其中T为过渡金属，P为每原子电子数e/a为7-8. 5的 P掺杂的金属，(4)通式(V)的Gd-和Si基化合物Gd5(SixGe1^x)4 (V)其中χ为0. 2-1的数，Oi^e2P 基化合物，(6)钙钛矿型亚锰酸盐，(7)包含稀土元素且具有通式(VI)和(VII)的化合物Tb5(Si4^xGex) (VI)其中χ = 0、1、2、3、4，XTiGe (VII)其中X = Dy、Ho、Tm，(8)通式(VIII)和(IX)的Mn-和Sb-或As基化合物Mn2_xZxSb (VIII)Mn2ZxSlvx (IX)其中Z 为 Cr、Cu、Zn、Co、V、As、Ge，χ 为 0. 01-0. 5，其中当Z不为As时，Sb可由As替换。根据本专利技术，发现当上述热磁材料具有开孔多孔结构时，它们可有利地用于换热 器、磁冷却、蒸汽泵或热磁发电机或再生炉中。根据本专利技术，孔隙率优选为5-95%，更优选为30-95%。术语“开孔”意指成型体具有通过孔相互连接形成的连续通道。这允许液体载热 介质如水、水/醇混合物、水/盐混合物或气体如空气或惰性气体流动。优选使用水或水/ 醇混合物，其中醇可为单-或多元醇。例如它可为二醇。孔隙率、孔大小分布和连续通道的比例可根据实际需要调整。孔隙率应足够高使 得可实现通过流体传热介质快速排热。在快速排热的情况下，可以高频率将材料引入磁场 中或从其中再次除去。在这种情况下，孔隙率高。为了能够交换大量热，需要大量材料和因 此低孔隙率。在低孔隙率的情况下，可将大量材料引入磁场中并可传送大量热。然而，这可 削弱通过载热介质热交换。因此，孔隙率可根据具体需要，以及根据所用热磁材料自由选 择。在本专利技术的一个实施方案中，成型体因此具有优选30-60%，更优选30-50%的 低至中等孔隙率。在另一实施方案中，高孔隙率成型体的孔隙率优选为60-95%，尤其是 80-95%。每种情况下孔隙率均基于体积。平均孔径优选为0. 1-300 μ m,更优选为0. 3-200 μ m。平均孔径也可根据具体要求确立。当通过颗粒、粉末或压块的烧结生产成型体时，孔径可借助成型体生产中的粒度 分布确立。通常，平均孔径比平均粒径小15-40倍，尤其是小20-30倍。根据本专利技术，开孔的比例基于孔体积为优选至少30 %，更优选至少60 %，尤其是 至少80%。当存在流动通道时，流动通道的体积基于多孔成型体的总体积为优选10-80 %，尤 其是 30-60%。在一个实施方案中，成型体的表面积与体积之比为至少250m2/m3。在具体实施方 案中，表面积与体积之比也可为至少500m2/m3。表面积通过BET方法测定，孔体积通过水银 孔隙率检测计测定。也可使用光学分析方法。在本专利技术另一实施方案中，平均孔大小为250-5100 μ m，更优选为635-5100 μ m。 250-5100 μ m的平均孔径相当于约100_5ppi (每英寸的孔数)。Ippi相当于约0. 0254孔/ m0对于合适孔隙率的描述，还可参考US 2003/0116503和DE-A-102 08711。根据本专利技术使用的材料原则上是已知的，一些例如描述于W02004/068512中。金属基材料选自以上化合物(1)-⑶。根据本专利技术特别优选选自化合物⑴、(2)和(3)以及(5)的金属基材料。根据本专利技术特别合适的材料例如描述于WO 2004/068512, RareMetals，第25卷， 2006，第 54本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于换热器的开孔多孔成型体，其包含选自如下的热磁材料： （１）通式（Ⅰ）的化合物： （Ａ↓［ｙ］Ｂ↓［ｙ－１］）↓［２＋δ］Ｃ↓［ｗ］Ｄ↓［ｘ］Ｅ↓［ｚ］ （Ⅰ） 其中： Ａ为Ｍｎ或Ｃｏ， Ｂ为Ｆｅ、Ｃｒ或Ｎｉ， Ｃ、Ｄ和Ｅ：Ｃ、Ｄ和Ｅ中至少两个不同，具有非零的浓度且选自Ｐ、Ｂ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｎ、Ａｓ和Ｓｂ，其中Ｃ、Ｄ和Ｅ中至少一个为Ｇｅ或Ｓｉ， δ为－０．１至０．１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Ｌａ－和Ｆｅ基化合物： Ｌａ（Ｆｅ↓［ｘ］Ａｌ↓［１－ｘ］）↓［１３］Ｈ↓［ｙ］或Ｌａ（Ｆｅ↓［ｘ］Ｓｉ↓［１－ｘ］）↓［１３］Ｈ↓［ｙ］ （Ⅱ） 其中： ｘ为０．７－０．９５的数， ｙ为０－３的数；Ｌａ（Ｆｅ↓［ｘ］Ａｌ↓［ｙ］Ｃｏ↓［ｚ］）↓［１３］或Ｌａ（Ｆｅ↓［ｘ］Ｓｉ↓［ｙ］Ｃｏ↓［ｚ］）↓［１３］ （Ⅲ） 其中： ｘ为０．７－０．９５的数， ｙ为０．０５至１－ｘ的数， ｚ为０．００５－０．５的数； ＬａＭｎ↓［ｘ］Ｆｅ↓［２－ｘ］Ｇｅ （Ⅳ） 其中ｘ为１．７－１．９５的数，和 （３）ＭｎＴＰ型Ｈｅｕｓｌｅｒ合金，其中Ｔ为过渡金属，Ｐ为每原子电子数ｅ／ａ为７－８．５的ｐ掺杂的金属， （４）通式（Ⅴ）的Ｇｄ－和Ｓｉ基化合物： Ｇｄ↓［５］（Ｓｉ↓［ｘ］Ｇｅ↓［１－ｘ］）↓［４］ （Ⅴ） 其中ｘ为０．２－１的数， （５）Ｆｅ↓［２］Ｐ基化合物， （６）钙钛矿型亚锰酸盐， （７）包含稀土元素且具有通式（Ⅵ）和（Ⅶ）的化合物： Ｔｂ↓［５］（Ｓｉ↓［４－ｘ］Ｇｅ↓［ｘ］） （Ⅵ） 其中ｘ＝０、１、２、３、４， ＸＴｉＧｅ （Ⅶ） 其中Ｘ＝Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ， （８）通式（Ⅷ）和（Ⅸ）的Ｍｎ－和Ｓｂ－或Ａｓ基化合物： Ｍｎ↓［２－ｘ］Ｚ↓［ｘ］Ｓｂ （Ⅷ） Ｍｎ↓［２］Ｚ↓［ｘ］Ｓｂ↓［１－ｘ］ （Ⅸ）其中： Ｚ为Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｖ、Ａｓ、Ｇｅ， ｘ为０．０１－０．５， 其中当Ｚ不为Ａｓ时，Ｓｂ可由Ａｓ替换。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP08155255.62008年4月28日1. 一种用于换热器的开孔多孔成型体，其包含选自如下的热磁材料(1)通式⑴的化合物 (AyBrl) 2+ δ CwDxEz (I) 其中A为Mn或Co， B 为 Fe、Cr 或 Ni，C、D和E :C、D和E中至少两个不同，具有非零的浓度且选自P、B、Se、Ge、Ga、Si、Sn、N、 As和Sb，其中C、D和E中至少一个为Ge或Si， δ为-0. 1至0. 1的数， W、χ、y、ζ 为 0-1 的数，其中 w+x+z = 1 ；(2)通式(II)和/或(III)和/或(IV)的La-和Fe基化合物 La (FexAlh) I3Hy 或 La (FexSi1J 13Hy (II)其中χ 为 0. 7-0. 95 的数， y为0-3的数；La(FexAlyCoz) 13 或 La(FexSiyCoz) 13 (III) 其中χ 为 0. 7-0. 95 的数， y为0. 05至1-x的数， ζ 为 0. 005-0. 5 的数； LaMnxFe2^xGe (IV) 其中χ为1.7-1.95的数，和(3)MnTP型Heusler合金，其中T为过渡金属，P为每原子电子数e/a为7-8.5的ρ掺 杂的金属，(4)通式(V)的Gd-和Si基化合物 Gd5(SixGe1^x)4 (V)其中χ为0. 2-1的数，(5)Fe2P基化合物，(6)钙钛矿型亚锰酸盐，(7)包含稀土元素且具有通式(VI)和(VII)的化合物 Tb5(Si4^xGex) (VI)其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·里辛克，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE
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