Ciri-ciri penjana termoelektrik

Loji kuasa terma diiktiraf di dunia sebagai pilihan termurah untuk menjana tenaga. Tetapi terdapat alternatif kepada kaedah ini, yang mesra alam - penjana termoelektrik (TEG).

Penjana termoelektrik ialah peranti yang tugasnya menukar tenaga haba kepada elektrik dengan menggunakan sistem unsur haba.

Konsep tenaga "terma" dalam konteks ini ditafsirkan tidak betul, kerana haba hanya bermaksud kaedah menukar tenaga ini.

TEG ialah fenomena termoelektrik yang pertama kali digambarkan oleh ahli fizik Jerman Thomas Seebeck pada 20-an abad ke-19. Hasil penyelidikan Seebeck ditafsirkan sebagai rintangan elektrik dalam litar dua bahan yang berbeza, tetapi keseluruhan proses berjalan hanya bergantung pada suhu.

Prinsip operasi penjana termoelektrik, atau, kerana ia juga dipanggil, pam haba, adalah berdasarkan penukaran tenaga haba kepada tenaga elektrik menggunakan elemen haba semikonduktor, yang disambung secara selari atau bersiri.

Semasa penyelidikan, kesan Peltier yang sama sekali baru telah dicipta oleh saintis Jerman, yang menunjukkan bahawa bahan semikonduktor yang sama sekali berbeza semasa pematerian memungkinkan untuk mengesan perbezaan suhu antara titik sisi mereka.

Tetapi bagaimana anda memahami bagaimana sistem ini berfungsi? Segala-galanya agak mudah, konsep sedemikian didasarkan pada algoritma tertentu: apabila salah satu elemen disejukkan, dan yang lain dipanaskan, maka kita mendapat tenaga arus dan voltan. Ciri utama yang membezakan kaedah khusus ini daripada yang lain ialah semua jenis sumber haba boleh digunakan di sini., termasuk dapur, lampu, api atau bahkan cawan yang baru dimatikan dengan hanya teh yang dituang. Nah, elemen penyejuk paling kerap adalah udara atau air biasa.

Bagaimanakah penjana haba ini berfungsi? Ia terdiri daripada bateri terma khas, yang diperbuat daripada bahan konduktor, dan penukar haba suhu yang tidak serupa bagi simpang termopile.

Gambar rajah litar elektrik kelihatan seperti ini: termokopel semikonduktor, kaki segi empat tepat kekonduksian jenis n dan p, plat bersambung aloi sejuk dan panas, serta beban tinggi.

Antara aspek positif modul termoelektrik, kemungkinan menggunakan secara mutlak dalam semua keadaan diperhatikan., termasuk semasa mendaki, dan selain itu, kemudahan pengangkutan. Selain itu, tiada bahagian yang bergerak di dalamnya, yang cenderung haus dengan cepat.

Dan kelemahan termasuk jauh dari kos rendah, kecekapan rendah (kira-kira 2-3%), serta kepentingan sumber lain yang akan memberikan penurunan suhu yang rasional.

Perlu diingatkan bahawa saintis sedang giat mengusahakan prospek untuk memperbaiki dan menghapuskan semua kesilapan dalam mendapatkan tenaga dengan cara ini... Eksperimen dan penyelidikan sedang dijalankan untuk membangunkan bateri haba paling cekap yang akan membantu meningkatkan kecekapan.

Walau bagaimanapun, agak sukar untuk menentukan keoptimuman pilihan ini, kerana ia hanya berdasarkan penunjuk praktikal, tanpa mempunyai asas teori.

Terdapat teori bahawa pada peringkat sekarang ahli fizik akan menggunakan kaedah teknologi baru untuk menggantikan aloi dengan yang lebih cekap, secara berasingan dengan pengenalan nanoteknologi. Selain itu, pilihan untuk menggunakan sumber bukan tradisional adalah mungkin. Oleh itu, di University of California, satu eksperimen telah dijalankan di mana bateri haba telah digantikan oleh molekul buatan yang disintesis, yang bertindak sebagai bahan pengikat untuk semikonduktor mikroskopik emas. Menurut eksperimen, menjadi jelas bahawa hanya masa yang akan memberitahu keberkesanan penyelidikan semasa.

Bergantung kepada kaedah penjanaan elektrik, sumber haba, dan semua penjana termoelektrik adalah daripada beberapa jenis bergantung kepada jenis elemen struktur yang terlibat.

Bahan api. Haba diperoleh daripada pembakaran bahan api, iaitu arang batu, gas asli dan minyak, serta haba yang diperoleh melalui pembakaran kumpulan piroteknik (dam).

Penjana termoelektrik atom, di mana sumbernya adalah haba reaktor atom (uranium-233, uranium-235, plutonium-238, torium), selalunya di sini pam haba adalah peringkat kedua dan ketiga penukaran.

Penjana solar menjana haba daripada komunikator solar yang kita ketahui dalam kehidupan seharian (cermin, kanta, paip haba).

Loji kitar semula menjana haba daripada semua jenis sumber, mengakibatkan pembebasan haba buangan (gas ekzos dan serombong, dsb.).

Radioisotop haba diperolehi oleh pereputan dan pemisahan isotop, proses ini dicirikan oleh ketidakbolehkawalan pembelahan itu sendiri, dan hasilnya ialah separuh hayat unsur-unsur.

Penjana termoelektrik kecerunan adalah berdasarkan perbezaan suhu tanpa sebarang gangguan luar: antara persekitaran dan tapak eksperimen (peralatan yang dilengkapi khas, saluran paip industri, dll.) menggunakan arus permulaan awal. Jenis penjana termoelektrik yang diberikan telah digunakan dengan penggunaan tenaga elektrik yang diperoleh daripada kesan Seebeck untuk penukaran kepada tenaga haba mengikut undang-undang Joule-Lenz.

Oleh kerana kecekapannya yang rendah, penjana termoelektrik digunakan secara meluas di mana tiada pilihan lain untuk sumber tenaga, serta semasa proses dengan kekurangan haba yang ketara.

Peranti ini dicirikan oleh kehadiran permukaan enamel, sumber elektrik, termasuk pemanas. Kuasa peranti sedemikian mungkin cukup untuk mengecas peranti mudah alih atau peranti lain menggunakan soket pemetik api rokok untuk kereta. Berdasarkan parameter tersebut, dapat disimpulkan bahawa penjana mampu beroperasi tanpa keadaan normal iaitu tanpa kehadiran gas, sistem pemanas dan elektrik.

BioLite telah mempersembahkan model baharu untuk mendaki - dapur mudah alih yang bukan sahaja akan memanaskan makanan, tetapi juga mengecas peranti mudah alih anda. Semua ini boleh dilakukan terima kasih kepada penjana termoelektrik yang dibina ke dalam peranti ini.

Di dalamnya, sumber tenaga adalah haba, yang terbentuk sebagai hasil daripada pecahan unsur mikro. Mereka memerlukan bekalan bahan api yang berterusan, jadi mereka mempunyai keunggulan berbanding penjana lain. Walau bagaimanapun, kelemahan penting mereka ialah semasa operasi adalah perlu untuk mematuhi peraturan keselamatan, kerana terdapat sinaran daripada bahan terion.

Walaupun fakta bahawa pelancaran penjana sedemikian boleh berbahaya, termasuk untuk keadaan alam sekitar, penggunaannya agak biasa. Sebagai contoh, pelupusan mereka mungkin bukan sahaja di Bumi, tetapi juga di angkasa. Adalah diketahui bahawa penjana radioisotop digunakan untuk mengecas sistem navigasi, selalunya di tempat yang tiada sistem komunikasi.

Bateri terma bertindak sebagai penukar, dan reka bentuknya terdiri daripada alat pengukur elektrik yang ditentukur dalam Celsius. Ralat dalam peranti sedemikian biasanya sama dengan 0.01 darjah. Tetapi perlu diingatkan bahawa peranti ini direka untuk digunakan dalam julat dari garis minimum sifar mutlak hingga 2000 darjah Celsius.

Sehubungan dengan perkembangan kemajuan saintifik dan teknologi, serta penyelidikan mendalam dalam fizik, penggunaan penjana termoelektrik dalam kenderaan untuk pemulihan tenaga haba semakin popular untuk memproses bahan yang diekstrak daripada sistem ekzos. kereta.

Video berikut memberikan gambaran keseluruhan penjana elektrik haba moden untuk mendaki tenaga BioLite di mana-mana.