Miniatyriserad kryokylare baserad på grafen (avslutat)

Alternerande lager av varma och kalla porösa grafenbaserade filmer. Filmerna är termiskt isolerade i horisontell led men termiskt ledande mot respektive basplatta i vertikal led.

APR Technologies lab

Alternerande lager av varma och kalla porösa grafenbaserade filmer. Filmerna är termiskt isolerade i horisontell led men termiskt ledande mot respektive basplatta i vertikal led.

APR Technologies lab

Syfte och mål
Syftet med projektet är att använda grafen för att utveckla en kritisk komponent för kryokylning (miniatyriserad kompressor), helt utan rörliga delar som drivs med termisk energi, samt att framställa tunna grafen-aerogel-grafen-laminat.

Projektet är en fortsättning på ett tidigare påbörjat samarbete mellan APR Technologies AB i Enköping, Chalmers och SHT Smart High-Tech AB i Göteborg. Målet är att förbättra dagens miniatyriserade kylsystem genom att göra dem mer tillförlitliga och billigare.

Effekter och resultat
APR Technologies AB utvecklar en miniatyriserad kompressor för kryokylsystem, helt utan rörliga delar, som drivs med termisk energi. Grafenbaserade filmer ses som ett lämpligt material för att en kritisk komponent skall kunna säkerställa kompressorns behov av en internt extremt hög termisk ledningsförmåga. Det är egentligen kombinationen av mycket hög värmeledningsförmåga och möjligheten till en anpassad permeabilitet för gaser som gör grafen till en unik materialkandidat. I projektet har vi tagit ett stort tekniskt kliv framåt för detta.

Grafenbaserade filmer har tagits fram av SHT Smart High-Tech och Chalmers, med egenskaper som är bättre än de kommersiellt tillgängliga alternativen. Materialet är nu flexiblare, mer lätthanterligt och har en jämnare tjocklek. Dessa filmer har integrerats med övriga ingående material för att för första gången påvisa gaskompression i en integrerad och seriekopplad kaskad av Knudsenkompressorer. Kompressorn har även itererats samt optimerats genom datorsimulering. Under integrationsarbetet har även nya metoder för att bearbeta aerogelkompositer utvecklats.

De uppsatta målen nåddes till 90%. Det praktiska arbetet visade sig mer kostsamt och tidsödande varför målsättningen reviderades. De grafenbaserade filmerna som användes uppfyllde de termiska kraven, men var svåra att hantera.

Framtiden för grafen inom detta tillämpningsområde ser ljus ut, men innebär mer utvecklingsarbete med vidare optimering av alla ingående komponenter. Vi har diskuterat projektet med en potentiell internationell kund, men inte etablerat ett formellt samarbete kring detta.

Abstract in english

Miniaturized cryo-cooler based on graphene

The purpose of the project is to use graphene to develop a critical component for cryo cooling (miniaturized compressor), all without moving parts powered by thermal energy, as well as to produce thin graphene-aerogel-grephene-laminate.

APR Technologies develops a miniaturized compressor for cryo-cooling systems, all without moving parts, powered by thermal energy. Graphene based films are regarded as a suitable material for a critical component to ensure the compressor's needs for an internal extremely high thermal conductivity. It is actually the combination of very high heat conductivity and the possibility of a fitted permeability for gases that make graphene a unique material candidate. In the project we have taken a big technical step forward for this.

Graphene based films have been developed by SHT Smart High-Tech and Chalmers, with features that are better than the commercially available options. The material is now more flexible, easier to handle and has a smoother thickness. These films have been integrated with other included materials for the first time to detect gas compression in an integrated and serial coupled cascade by Knudsen compressors. The compressor has also been refined and optimized by computer simulation. During the integration work, new methods for processing aerogel composites have also been developed. The set targets were reached at 90 %. Practical work proved more costly and time-consuming why the objective was revised. The graphene based films used fulfilled the thermal requirements, but were difficult to handle. The future of graphene within this field of application looks bright, but contains more development work with further optimization of all components. We have discussed the project with a potential international customer, but did not establish formal cooperation on this.

Utlysning:
Förstudieprojekt samt Forsknings- och Innovationsprojekt 2015

Projektpartners: APR Technologies AB, Chalmers och SHT Smart High-Tech AB

Projektledare: Peter Nilsson, APR Technologies

E-mail: peter.nilsson@aprtec.com

Bidrag: 1 838 500 kr

Projektets löptid: 2015 - 2016

Relaterade projekt:
Förstudie på Miniatyriserad kryokylare baserad på grafen (avslutat)

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: