A termoelektromos generátorok jellemzői

A hőerőműveket a világon a legolcsóbb energiatermelési lehetőségként ismerik el. De van egy alternatíva ennek a módszernek, amely környezetbarát - termoelektromos generátorok (TEG).

A termoelektromos generátor egy olyan berendezés, amelynek feladata a hőenergiát villamos energiává alakítani hőelemek rendszerének alkalmazásával.

A "hőenergia" fogalmát ebben az összefüggésben nem teljesen helyesen értelmezik, mivel a hő csak ezen energia átalakításának módszerét jelenti.

A TEG egy termoelektromos jelenség, amelyet először Thomas Seebeck német fizikus illusztrált a 19. század 20-as éveiben. Seebeck kutatásának eredményét két különböző anyagból álló áramkör elektromos ellenállásaként értelmezik, de az egész folyamat csak a hőmérséklet függvényében megy végbe.

A termoelektromos generátor, vagy más néven hőszivattyú működési elve a hőenergia elektromos energiává történő átalakításán alapul, párhuzamosan vagy sorosan kapcsolt félvezetők hőelemei segítségével.

A kutatás során egy teljesen új Peltier-effektust hozott létre egy német tudós, ami azt jelzi, hogy a félvezetők teljesen eltérő anyagai a forrasztás során lehetővé teszik az oldalpontjaik közötti hőmérséklet-különbség kimutatását.

De hogyan érti, hogyan működik ez a rendszer? Minden nagyon egyszerű, egy ilyen koncepció egy bizonyos algoritmuson alapul: amikor az egyik elemet lehűtjük, a másikat pedig melegítjük, akkor megkapjuk az áram és a feszültség energiáját. A fő jellemzője, ami megkülönbözteti ezt a módszert a többitől, az, hogy itt mindenféle hőforrás használható., beleértve a nemrégiben kikapcsolt tűzhelyet, lámpát, tüzet vagy akár egy csészét, amelyben csak felöntött tea. Nos, a hűtőelem leggyakrabban levegő vagy közönséges víz.

Hogyan működnek ezek a hőtermelők? Speciális hőelemekből állnak, amelyek vezető anyagokból készülnek, és hőcserélőkből állnak, amelyek különböző hőmérsékletű hőcsöves csomópontokban vannak.

Az elektromos kapcsolási rajz így néz ki: félvezetők hőelemei, n- és p-típusú vezetőképességű téglalap alakú lábak, hideg és meleg ötvözetekből összekötött lemezek, valamint nagy terhelés.

A termoelektromos modul pozitívumai között meg kell jegyezni az abszolút minden körülmények között történő használat lehetőségét., beleértve a túrákat, és emellett a könnyű szállítást. Ráadásul nincsenek mozgó alkatrészeik, amelyek hajlamosak gyorsan elhasználódni.

A hátrányok közé tartozik az alacsony költség, az alacsony hatékonyság (körülbelül 2-3%), valamint egy másik forrás fontossága, amely racionális hőmérséklet-csökkenést biztosít.

meg kell említeni, hogy A tudósok aktívan dolgoznak azon, hogy javítsák és kiküszöböljék az energia ilyen módon történő megszerzésével kapcsolatos hibákat... A kísérletezés és a kutatás továbbra is a leghatékonyabb hőakkumulátorok kifejlesztésére irányul, amelyek elősegítik a hatékonyság növelését.

Ezeknek a lehetőségeknek az optimálisságát azonban meglehetősen nehéz meghatározni, mivel ezek kizárólag gyakorlati mutatókon alapulnak, anélkül, hogy elméleti alapjuk lenne.

Van egy elmélet, amely szerint a fizikusok a jelenlegi szakaszban egy technológiailag új módszert alkalmaznak az ötvözetek hatékonyabb ötvözetekkel való helyettesítésére, külön a nanotechnológia bevezetésével. Ezenkívül lehetőség van nem hagyományos források felhasználására is. Tehát a Kaliforniai Egyetemen végeztek egy kísérletet, ahol a hőelemeket szintetizált mesterséges molekulával helyettesítették, amely aranymikroszkópos félvezetők kötőanyagaként működött. A kísérletek alapján világossá vált, hogy a jelenlegi kutatások eredményességét csak az idő fogja megmondani.

Attól függően, hogy a villamosenergia-termelés módjai, hőforrásai, ill minden termoelektromos generátor többféle típusú, az érintett szerkezeti elemek típusától függően.

Üzemanyag. A hőt az üzemanyag elégetésével nyerik, amely szén, földgáz és olaj, valamint a pirotechnikai csoportok (dáma) elégetésével nyert hő.

Atom termoelektromos generátorokahol a forrás egy atomreaktor hője (urán-233, urán-235, plutónium-238, tórium), gyakran itt a hőszivattyú a második és harmadik konverziós fokozat.

Napelemes generátorok hőt termelnek a mindennapi életben általunk ismert szoláris kommunikátorokból (tükrök, lencsék, hőcsövek).

Az újrahasznosító üzemek mindenféle forrásból hőt termelnek, ami hulladékhőt (kipufogó- és füstgázok stb.) bocsát ki.

Radioizotóp hőt az izotópok bomlásával, hasadásával nyernek, ezt a folyamatot magának a hasadásnak a szabályozhatatlansága jellemzi, ennek eredménye az elemek felezési ideje.

Gradiens termoelektromos generátorok külső beavatkozás nélküli hőmérséklet-különbségen alapulnak: a környezet és a kísérleti hely között (speciálisan felszerelt berendezések, ipari csővezetékek stb.) a kezdeti indítóáram felhasználásával. Az adott típusú termoelektromos generátort a Seebeck-effektusból nyert villamos energia felhasználásával a Joule-Lenz törvény szerint hőenergiává alakították.

Alacsony hatásfokuk miatt a termoelektromos generátorokat széles körben használják ahol nincs más lehetőség energiaforrásra, valamint a jelentős hőhiányos folyamatok során.

Ezt az eszközt zománcozott felület, elektromos áramforrás, beleértve a fűtőtestet, jellemzi. Egy ilyen eszköz teljesítménye elegendő lehet egy mobileszköz vagy más eszközök töltéséhez az autó szivargyújtó aljzatával. A paraméterek alapján megállapítható, hogy a generátor normál körülmények, azaz gáz, fűtési rendszer és villany jelenléte nélkül is képes működni.

A BioLite bemutatott egy új túrázási modellt - egy hordozható tűzhelyet, amely nemcsak az ételt melegíti fel, hanem tölti is a mobileszközt. Mindez a készülékbe épített termoelektromos generátornak köszönhetően lehetséges.

Bennük az energiaforrás a hő, amely a mikroelemek lebomlása következtében képződik. Állandó tüzelőanyag-ellátásra van szükségük, így jobbak a többi generátorral szemben. Jelentős hátrányuk azonban, hogy az üzemeltetés során be kell tartani a biztonsági szabályokat, mivel ionizált anyagok sugárzása lép fel.

Annak ellenére, hogy az ilyen generátorok elindítása veszélyes lehet, beleértve a környezeti helyzetet is, használatuk meglehetősen gyakori. Például, ártalmatlanításuk nemcsak a Földön, hanem az űrben is lehetséges. Ismeretes, hogy rádióizotóp-generátorokat használnak a navigációs rendszerek töltésére, leggyakrabban olyan helyeken, ahol nincsenek kommunikációs rendszerek.

A hőelemek konverterként működnek, kialakításukat Celsius fokban kalibrált elektromos mérőműszerek alkotják. Az ilyen eszközök hibája általában 0,01 fok. De meg kell jegyezni, hogy ezeket az eszközöket az abszolút nulla minimális vonalától a 2000 Celsius fokig terjedő tartományban történő használatra tervezték.

A tudományos és technológiai haladás fejlődésével, valamint a fizika mélyreható kutatásaival összefüggésben egyre népszerűbb a termoelektromos generátorok alkalmazása a járművekben hőenergia-visszanyerésre, az ország kipufogórendszereiből kinyert anyagok feldolgozására. autók.

Az alábbi videó áttekintést ad a modern hőáram-generátorról, amellyel a BioLite energiát mindenhová be lehet vinni.