Funktioner hos termoelektriska generatorer

Värmekraftverk är erkänt i världen som det billigaste alternativet för att generera energi. Men det finns ett alternativ till denna metod, som är miljövänlig - termoelektriska generatorer (TEG).

En termoelektrisk generator är en enhet vars uppgift är att omvandla termisk energi till elektricitet genom att applicera ett system av termiska element.

Begreppet "termisk" energi i detta sammanhang tolkas inte helt korrekt, eftersom värme endast innebär en metod att omvandla denna energi.

TEG är ett termoelektriskt fenomen som först illustrerades av den tyske fysikern Thomas Seebeck på 20-talet av 1800-talet. Resultatet av Seebecks forskning tolkas som elektriskt motstånd i en krets av två olika material, men hela processen fortgår bara beroende på temperaturen.

Funktionsprincipen för en termoelektrisk generator, eller, som det också kallas, en värmepump, bygger på omvandlingen av värmeenergi till elektrisk energi med hjälp av termiska element av halvledare, som är anslutna parallellt eller i serie.

Under forskningen skapades en helt ny Peltier-effekt av en tysk vetenskapsman, vilket indikerar att helt olika material av halvledare under lödning gör det möjligt att detektera temperaturskillnaden mellan deras laterala punkter.

Men hur förstår du hur det här systemet fungerar? Allt är ganska enkelt, ett sådant koncept är baserat på en viss algoritm: när ett av elementen kyls och det andra värms upp, får vi energin av ström och spänning. Huvuddragen som skiljer just denna metod från resten är att alla typer av värmekällor kan användas här., inklusive en nyligen avstängd spis, lampa, eld eller till och med en kopp med bara upphällt te. Jo, kylelementet är oftast luft eller vanligt vatten.

Hur fungerar dessa termiska generatorer? De består av speciella termiska batterier, som är gjorda av ledarmaterial, och värmeväxlare med olika temperaturer i termopilövergångar.

Det elektriska kretsschemat ser ut så här: termoelement av halvledare, rektangulära ben av n- och p-typ ledningsförmåga, anslutna plattor av kalla och varma legeringar, samt hög belastning.

Bland de positiva aspekterna av den termoelektriska modulen noteras möjligheten att använda absolut under alla förhållanden., inklusive på vandringar, och dessutom enkel transport. Dessutom har de inga rörliga delar som tenderar att slitas ut snabbt.

Och nackdelarna inkluderar långt ifrån låg kostnad, låg effektivitet (cirka 2-3%), såväl som vikten av en annan källa som kommer att ge ett rationellt temperaturfall.

Det bör nämnas att forskare arbetar aktivt med möjligheterna att förbättra och eliminera alla fel i att få energi på detta sätt... Experiment och forskning fortsätter att utveckla de mest effektiva termiska batterierna som kommer att bidra till att öka effektiviteten.

Det är dock ganska svårt att bestämma optimaliteten för dessa alternativ, eftersom de enbart baseras på praktiska indikatorer, utan att ha en teoretisk grund.

Det finns en teori om att fysiker i det nuvarande skedet kommer att använda en tekniskt ny metod för att ersätta legeringar med mer effektiva, separat med införandet av nanoteknik. Dessutom är alternativet att använda icke-traditionella källor möjligt. Så vid University of California genomfördes ett experiment där termiska batterier ersattes av en syntetiserad konstgjord molekyl, som fungerade som ett bindemedel för guldmikroskopiska halvledare. Enligt experimenten blev det klart att bara tiden kommer att utvisa effektiviteten av den aktuella forskningen.

Beroende på metoderna för att generera el, värmekällor och alla termoelektriska generatorer är av flera typer beroende på vilken typ av strukturella element som är involverade.

Bränsle. Värme erhålls från förbränning av bränsle, som är kol, naturgas och olja, samt värme som erhålls genom förbränning av pyrotekniska grupper (pjäser).

Atomiska termoelektriska generatorerdär källan är värmen från en atomreaktor (uran-233, uran-235, plutonium-238, torium), här är ofta en termisk pump det andra och tredje omvandlingssteget.

Solgeneratorer generera värme från solcellskommunikatörer som är kända för oss i vardagen (speglar, linser, värmerör).

Återvinningsanläggningar genererar värme från alla typer av källor, vilket resulterar i frigöring av spillvärme (avgaser och rökgaser etc.).

Radioisotop värme erhålls genom sönderfall och splittring av isotoper, denna process kännetecknas av okontrollerbarheten av själva spaltningen, och resultatet är halveringstiden för elementen.

Gradient termoelektriska generatorer baseras på temperaturskillnaden utan yttre störningar: mellan miljön och experimentplatsen (speciellt utrustad utrustning, industriella rörledningar etc.) med hjälp av den initiala startströmmen. Den givna typen av termoelektrisk generator användes med utnyttjande av den elektriska energin som erhölls från Seebeck-effekten för omvandling till termisk energi enligt Joule-Lenz-lagen.

På grund av deras låga verkningsgrad används termoelektriska generatorer i stor utsträckning där det inte finns några andra alternativ för energikällor, samt under processer med betydande värmebrist.

Denna enhet kännetecknas av närvaron av en emaljerad yta, en källa till el, inklusive en värmare. Kraften hos en sådan enhet kan räcka för att ladda en mobil enhet eller andra enheter med bilens cigarettändaruttag. Baserat på parametrarna kan vi dra slutsatsen att generatorn kan fungera utan normala förhållanden, nämligen utan närvaro av gas, värmesystem och elektricitet.

BioLite har presenterat en ny modell för vandring - en bärbar spis som inte bara värmer upp mat, utan också laddar din mobila enhet. Allt detta är möjligt tack vare den termoelektriska generatorn inbyggd i denna enhet.

I dem är energikällan värme, som bildas som ett resultat av nedbrytningen av mikroelement. De behöver en konstant tillförsel av bränsle, så de är överlägsna andra generatorer. Men deras betydande nackdel är att det under drift är nödvändigt att observera säkerhetsreglerna, eftersom det finns strålning från joniserade material.

Trots att lanseringen av sådana generatorer kan vara farlig, inklusive för miljösituationen, är deras användning ganska vanlig. Till exempel, deras förfogande är möjligt inte bara på jorden utan också i rymden. Det är känt att radioisotopgeneratorer används för att ladda navigationssystem, oftast på platser där det inte finns några kommunikationssystem.

Termiska batterier fungerar som omvandlare och deras design består av elektriska mätinstrument kalibrerade i Celsius. Felet i sådana enheter är vanligtvis lika med 0,01 grader. Men det bör noteras att dessa enheter är designade för användning i intervallet från minimilinjen absolut noll till 2000 grader Celsius.

I samband med utvecklingen av vetenskapliga och tekniska framsteg, såväl som djupgående forskning inom fysik, ökar användningen av termoelektriska generatorer i fordon för återvinning av värmeenergi i popularitet för att bearbeta ämnen som utvinns från avgassystem av bilar.

Följande video ger en översikt över den moderna termiska elgeneratorn för att vandra BioLite-energi överallt.