Funktioner af termoelektriske generatorer

Termiske kraftværker er anerkendt i verden som den billigste mulighed for at generere energi. Men der er et alternativ til denne metode, som er miljøvenlig - termoelektriske generatorer (TEG).

En termoelektrisk generator er en enhed, hvis opgave er at omdanne termisk energi til elektricitet ved at anvende et system af termiske elementer.

Begrebet "termisk" energi i denne sammenhæng fortolkes ikke helt korrekt, da varme kun betyder en metode til at omdanne denne energi.

TEG er et termoelektrisk fænomen, der første gang blev illustreret af den tyske fysiker Thomas Seebeck i 20'erne af det 19. århundrede. Resultatet af Seebecks forskning tolkes som elektrisk modstand i et kredsløb af to forskellige materialer, men hele processen forløber kun afhængigt af temperaturen.

Funktionsprincippet for en termoelektrisk generator, eller som det også kaldes en varmepumpe, er baseret på omdannelsen af ​​varmeenergi til elektrisk energi ved hjælp af termiske elementer af halvledere, som er forbundet parallelt eller i serie.

Under forskningen blev en helt ny Peltier-effekt skabt af en tysk videnskabsmand, hvilket indikerer, at helt forskellige materialer af halvledere under lodning gør det muligt at detektere temperaturforskellen mellem deres sidepunkter.

Men hvordan forstår du, hvordan dette system fungerer? Alt er ret simpelt, et sådant koncept er baseret på en bestemt algoritme: Når et af elementerne afkøles, og det andet opvarmes, får vi energien af ​​strøm og spænding. Hovedtrækket, der adskiller netop denne metode fra resten, er, at alle slags varmekilder kan bruges her., herunder en nyligt slukket komfur, lampe, ild eller endda en kop med kun hældt te. Nå, køleelementet er oftest luft eller almindeligt vand.

Hvordan fungerer disse termiske generatorer? De består af specielle termiske batterier, som er lavet af ledermaterialer, og varmevekslere med uens temperaturer på termopile-forbindelser.

Det elektriske kredsløbsdiagram ser således ud: termoelementer af halvledere, rektangulære ben af ​​n- og p-type ledningsevne, forbundne plader af kolde og varme legeringer samt høj belastning.

Blandt de positive aspekter af det termoelektriske modul bemærkes muligheden for at bruge absolut under alle forhold., herunder på vandreture, og desuden nem transport. Desuden har de ingen bevægelige dele, der har tendens til at blive slidt hurtigt.

Og ulemperne inkluderer langt fra lave omkostninger, lav effektivitet (ca. 2-3%), samt vigtigheden af ​​en anden kilde, der vil give et rationelt temperaturfald.

Det skal bemærkes, at forskere arbejder aktivt på mulighederne for at forbedre og eliminere alle fejl i at opnå energi på denne måde... Eksperimenter og forskning fortsætter med at udvikle de mest effektive termiske batterier, der vil hjælpe med at øge effektiviteten.

Det er dog ret vanskeligt at bestemme optimaliteten af ​​disse muligheder, da de udelukkende er baseret på praktiske indikatorer uden at have et teoretisk grundlag.

Der er en teori om, at fysikere på nuværende tidspunkt vil bruge en teknologisk ny metode til at erstatte legeringer med mere effektive, separat med introduktionen af ​​nanoteknologi. Desuden er muligheden for at bruge ikke-traditionelle kilder mulig. Så på University of California blev der udført et eksperiment, hvor termiske batterier blev erstattet af et syntetiseret kunstigt molekyle, der fungerede som bindemateriale til guldmikroskopiske halvledere. Ifølge eksperimenterne blev det klart, at kun tiden vil vise effektiviteten af ​​den nuværende forskning.

Afhængig af metoderne til at generere elektricitet, varmekilder og alle termoelektriske generatorer er af flere typer afhængigt af de involverede typer af strukturelle elementer.

Brændstof. Varme opnås ved forbrænding af brændstof, som er kul, naturgas og olie, samt varme opnået ved forbrænding af pyrotekniske grupper (checkers).

Atomiske termoelektriske generatorerhvor kilden er varmen fra en atomreaktor (uran-233, uranium-235, plutonium-238, thorium), ofte her er en termisk pumpe det andet og tredje konverteringstrin.

Solar generatorer generere varme fra solcellekommunikatører, som er kendt af os i hverdagen (spejle, linser, varmerør).

Genbrugsanlæg genererer varme fra alle slags kilder, hvilket resulterer i frigivelse af spildvarme (udstødnings- og røggasser mv.).

Radioisotop varme opnås ved henfald og spaltning af isotoper, denne proces er karakteriseret ved ukontrollerbarheden af ​​selve spaltningen, og resultatet er grundstoffernes halveringstid.

Gradient termoelektriske generatorer er baseret på temperaturforskellen uden udefrakommende interferens: mellem miljøet og forsøgsstedet (specielt udstyret udstyr, industrielle rørledninger osv.) ved hjælp af den indledende startstrøm. Den givne type termoelektrisk generator blev brugt med udnyttelse af den elektriske energi opnået fra Seebeck-effekten til omdannelse til termisk energi i henhold til Joule-Lenz-loven.

På grund af deres lave effektivitet er termoelektriske generatorer meget udbredt hvor der ikke er andre muligheder for energikilder, samt under processer med betydelig varmemangel.

Denne enhed er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​en emaljeret overflade, en kilde til elektricitet, herunder en varmelegeme. Effekten af ​​en sådan enhed kan være nok til at oplade en mobilenhed eller andre enheder ved hjælp af bilens cigarettænderstik. Baseret på parametrene kan vi konkludere, at generatoren er i stand til at fungere uden normale forhold, nemlig uden tilstedeværelse af gas, varmesystem og elektricitet.

BioLite har præsenteret en ny model til vandreture - et bærbart komfur, der ikke kun varmer mad op, men også oplader din mobile enhed. Alt dette er muligt takket være den termoelektriske generator indbygget i denne enhed.

I dem er energikilden varme, som dannes som følge af nedbrydningen af ​​mikroelementer. De har brug for en konstant forsyning af brændstof, så de har overlegenhed i forhold til andre generatorer. Imidlertid er deres væsentlige ulempe, at det under drift er nødvendigt at overholde sikkerhedsregler, da der er stråling fra ioniserede materialer.

På trods af at lanceringen af ​​sådanne generatorer kan være farlige, herunder for miljøsituationen, er deres brug ret almindelig. For eksempel, deres bortskaffelse er ikke kun mulig på Jorden, men også i rummet. Det er kendt, at radioisotopgeneratorer bruges til at oplade navigationssystemer, oftest på steder, hvor der ikke er kommunikationssystemer.

Termiske batterier fungerer som omformere, og deres design består af elektriske måleinstrumenter kalibreret i Celsius. Fejlen i sådanne enheder er normalt lig med 0,01 grader. Men det skal bemærkes, at disse enheder er designet til brug i området fra minimumslinjen på absolut nul til 2000 grader Celsius.

I forbindelse med udviklingen af ​​videnskabelige og teknologiske fremskridt, samt dybdegående forskning i fysik, vinder anvendelsen af ​​termoelektriske generatorer i køretøjer til genvinding af varmeenergi popularitet for at behandle stoffer, der udvindes fra udstødningssystemerne på biler.

Den følgende video giver et overblik over den moderne termiske elektricitetsgenerator til at vandre BioLite energi overalt.