Funksjoner av termoelektriske generatorer

Termiske kraftverk er anerkjent i verden som det billigste alternativet for å generere energi. Men det er et alternativ til denne metoden, som er miljøvennlig - termoelektriske generatorer (TEG).

En termoelektrisk generator er en enhet hvis oppgave er å konvertere termisk energi til elektrisitet ved å bruke et system av termiske elementer.

Begrepet "termisk" energi i denne sammenhengen tolkes ikke helt riktig, siden varme betyr kun en metode for å omdanne denne energien.

TEG er et termoelektrisk fenomen som først ble illustrert av den tyske fysikeren Thomas Seebeck på 20-tallet av 1800-tallet. Resultatet av Seebecks forskning tolkes som elektrisk motstand i en krets av to forskjellige materialer, men hele prosessen fortsetter kun avhengig av temperaturen.

Prinsippet for drift av en termoelektrisk generator, eller, som det også kalles, en varmepumpe, er basert på konvertering av varmeenergi til elektrisk energi ved hjelp av termiske elementer av halvledere, som er koblet parallelt eller i serie.

I løpet av forskningen ble en helt ny Peltier-effekt skapt av en tysk forsker, som indikerer at helt forskjellige materialer av halvledere under lodding gjør det mulig å oppdage forskjellen i temperaturer mellom deres sidepunkter.

Men hvordan forstår du hvordan dette systemet fungerer? Alt er ganske enkelt, et slikt konsept er basert på en viss algoritme: når ett av elementene er avkjølt, og det andre varmes opp, får vi energien til strøm og spenning. Hovedtrekket som skiller denne metoden fra resten er at alle slags varmekilder kan brukes her., inkludert en nylig slått av komfyr, lampe, brann eller til og med en kopp med bare skjenket te. Vel, kjøleelementet er oftest luft eller vanlig vann.

Hvordan fungerer disse termiske generatorene? De består av spesielle termiske batterier, som er laget av ledermaterialer, og varmevekslere med forskjellige temperaturer på termopil-overgangene.

Det elektriske kretsskjemaet ser slik ut: termoelementer av halvledere, rektangulære ben av n- og p-type ledningsevne, tilkoblede plater av kalde og varme legeringer, samt høy belastning.

Blant de positive aspektene ved den termoelektriske modulen noteres muligheten for å bruke absolutt under alle forhold., inkludert på fotturer, og dessuten enkel transport. Dessuten har de ingen bevegelige deler som har en tendens til å slites raskt.

Og ulempene inkluderer langt fra lave kostnader, lav effektivitet (omtrent 2-3%), samt viktigheten av en annen kilde som vil gi et rasjonelt temperaturfall.

Det er verdt å merke seg at forskere jobber aktivt med utsiktene for å forbedre og eliminere alle feil ved å skaffe energi på denne måten... Eksperimentering og forskning fortsetter å utvikle de mest effektive termiske batteriene som vil bidra til å øke effektiviteten.

Imidlertid er det ganske vanskelig å bestemme optimaliteten til disse alternativene, siden de utelukkende er basert på praktiske indikatorer, uten å ha et teoretisk grunnlag.

Det er en teori om at fysikere på nåværende stadium vil bruke en teknologisk ny metode for å erstatte legeringer med mer effektive, separat med introduksjonen av nanoteknologi. Dessuten er muligheten til å bruke utradisjonelle kilder mulig. Så ved University of California ble det utført et eksperiment der termiske batterier ble erstattet av et syntetisert kunstig molekyl, som fungerte som et bindemateriale for gullmikroskopiske halvledere. I følge de utførte eksperimentene ble det klart at bare tiden vil vise effektiviteten til den nåværende forskningen.

Avhengig av metodene for å generere elektrisitet, varmekilder og alle termoelektriske generatorer er av flere typer avhengig av hvilke typer strukturelle elementer som er involvert.

Brensel. Varme hentes fra forbrenning av drivstoff, som er kull, naturgass og olje, samt varme oppnådd ved forbrenning av pyrotekniske grupper (brikker).

Atomiske termoelektriske generatorer, der kilden er varmen fra en atomreaktor (uran-233, uran-235, plutonium-238, thorium), her er ofte en termisk pumpe det andre og tredje trinnet i omdannelsen.

Solenergi generatorer generere varme fra solcellekommunikatorer som er kjent for oss i hverdagen (speil, linser, varmerør).

Gjenvinningsanlegg genererer varme fra alle slags kilder, noe som resulterer i frigjøring av spillvarme (eksos- og røykgasser osv.).

Radioisotop varme oppnås ved nedbryting og spaltning av isotoper, denne prosessen er preget av ukontrollerbarheten til selve spaltningen, og resultatet er halveringstiden til elementene.

Gradient termoelektriske generatorer er basert på temperaturforskjellen uten ytre forstyrrelser: mellom miljøet og eksperimentstedet (spesielt utstyrt utstyr, industrielle rørledninger, etc.) ved bruk av startstrømmen. Den gitte typen termoelektrisk generator ble brukt med utnyttelse av den elektriske energien oppnådd fra Seebeck-effekten for konvertering til termisk energi i henhold til Joule-Lenz-loven.

På grunn av deres lave effektivitet, er termoelektriske generatorer mye brukt der det ikke er andre alternativer for energikilder, samt under prosesser med betydelig varmemangel.

Denne enheten er preget av tilstedeværelsen av en emaljert overflate, en strømkilde, inkludert en varmeapparat. Kraften til en slik enhet kan være nok til å lade en mobilenhet eller andre enheter ved hjelp av sigarettenneruttaket for biler. Basert på parametrene kan det konkluderes med at generatoren er i stand til å fungere uten normale forhold, nemlig uten tilstedeværelse av gass, varmesystem og elektrisitet.

BioLite har presentert en ny modell for fotturer - en bærbar komfyr som ikke bare vil varme opp mat, men også lade mobilenheten din. Alt dette er mulig takket være den termoelektriske generatoren innebygd i denne enheten.

I dem er energikilden varme, som dannes som et resultat av nedbrytningen av mikroelementer. De trenger en konstant tilførsel av drivstoff, så de har overlegenhet over andre generatorer. Imidlertid er deres betydelige ulempe at det under drift er nødvendig å observere sikkerhetsregler, siden det er stråling fra ioniserte materialer.

Til tross for at lanseringen av slike generatorer kan være farlig, inkludert for miljøsituasjonen, er bruken ganske vanlig. For eksempel, deres avhending er mulig ikke bare på jorden, men også i verdensrommet. Det er kjent at radioisotopgeneratorer brukes til å lade navigasjonssystemer, oftest på steder hvor det ikke finnes kommunikasjonssystemer.

Termiske batterier fungerer som omformere, og deres design består av elektriske måleinstrumenter kalibrert i Celsius. Feilen i slike enheter er vanligvis lik 0,01 grader. Men det skal bemerkes at disse enhetene er designet for bruk i området fra minimumslinjen på absolutt null til 2000 grader Celsius.

I forbindelse med utviklingen av vitenskapelig og teknologisk fremskritt, samt dyptgående forskning innen fysikk, øker bruken av termoelektriske generatorer i kjøretøy for gjenvinning av varmeenergi for å behandle stoffer som trekkes ut fra eksosanleggene til biler.

Den følgende videoen gir en oversikt over den moderne termiske elektrisitetsgeneratoren for fotturer med BioLite-energi overalt.