Noong taong 1821, isang sikat na siyentista na nagngangalang Johann Seebeck ang muling nagbuhay ng konsepto ng thermal gradient na binuo sa pagitan ng dalawang magkakaibang konduktor at ito ay maaaring makabuo ng kuryente. Kaugnay sa epekto ng thermoelectric, mayroong isang konsepto na tinatawag bilang gradient ng temperatura sa nagsasagawa ng sangkap na gumagawa ng init at ang kinalabasan na pagsasabog ng charge carrier. Ang init na ito ay dumadaloy sa pagitan ng mga maiinit at cool na sangkap na nabuo Boltahe pagkakaiba-iba Kaya, natuklasan ng senaryong ito ang aparato na thermoelectric generator , at ngayon, ang aming artikulo ay tungkol sa pagtatrabaho, mga pakinabang, limitasyon, at mga kaugnay na konsepto.

Ano ang Thermoelectric Generator?

Ang Thermoelectric ay ang pangalan na kung saan ay ang kombinasyon ng mga salitang electric at thermo. Kaya't ang pangalan ay nangangahulugan na ang thermal ay tumutugma sa enerhiya ng init at ang kuryente ay tumutugma sa elektrikal na enerhiya. At ang mga generator ng thermoelectric ay ang mga aparato na ipinatupad sa pag-convert ng pagkakaiba sa temperatura na nabuo sa pagitan ng dalawang seksyon sa elektrisidad na anyo ng enerhiya . Ito ang batayan kahulugan ng generator ng thermoelectric .

Ang mga aparatong ito ay nakasalalay sa mga thermoelectric effects na nagsasangkot ng interface na nangyayari sa pagitan ng daloy ng init at kuryente sa pamamagitan ng mga solidong sangkap.

Konstruksyon

Ang mga thermoelectric generator ay ang mga aparato na solid-state na sangkap ng init na itinayo ng dalawang mahahalagang pagsasama na p-type at n-type. Ang P-type junction ay may mas mataas na konsentrasyon ng + ve charge at ang n-type na junction ay may nadagdagang konsentrasyon ng -ve na sisingilin na mga elemento.

Ang mga bahagi ng uri ng p ay na-doped sa kundisyon upang magkaroon ng mas positibong sisingilin na mga carrier o butas kung kaya nagbibigay ng positibong koepisyent ng Seebeck. Sa katulad na paraan, ang mga sangkap na hindi n-type ay na-doped upang magkaroon ng mas maraming negatibong sisingilin na mga carrier kaya nagbibigay ng isang negatibong uri ng Seeback coefficient

Gumagawa ang Thermoelectric Generator

Sa pagdaan ng koneksyon na elektrikal sa pagitan ng dalawang mga junction, ang bawat positibong sisingilin na carrier ay lumilipat sa n-junction, at katulad na negatibong sisingilin na carrier ay lumilipat sa p-junction. Nasa pagbuo ng thermoelectric generator , ang pinaka ipinatutupad na elemento ay lead Telluride.

Ito ang sangkap na itinayo ng Tellurium at tingga na may kaunting halaga ng alinman sa sodium o bismuth. Bilang karagdagan dito, ang iba pang mga elemento na ginagamit sa pagtatayo ng aparato na ito ay bismuth sulphide, tin Telluride, bismuth Telluride, indium arsenide, germanium Telluride, at marami pang iba. Sa mga materyal na ito, disenyo ng thermoelectric generator pwedeng gawin

Thermoelectric Generator Working Principle

Ang gumagana ang thermoelectric generator ay nakasalalay sa Seeback effect. Sa epektong ito, ang isang loop na nabuo sa pagitan ng dalawang magkakaibang mga metal ay bumubuo ng isang emf kapag ang mga metal junction ay pinananatili sa iba't ibang mga antas ng temperatura. Dahil sa senaryong ito, ang mga ito ay tinatawag ding Seeback power generators. Ang diagram ng block ng thermoelectric generator ay ipinakita bilang:

I-block ang Diagram

Ang isang thermoelectric generator ay karaniwang kasama ng isang mapagkukunan ng init na pinapanatili sa mataas na halaga ng temperatura at kasama rin ang isang heat sink. Dito, ang temperatura ng heat sink ay dapat na mas mababa sa pinagmulan ng init. Ang pagbabago sa mga halagang temperatura para sa mapagkukunan ng init at heat sink ay nagbibigay-daan sa dumadaloy na kasalukuyang sa seksyon ng pag-load.

Sa ganitong uri ng pagbabago ng enerhiya, walang umiiral na mga pagbabago sa palitan ng enerhiya na hindi magkakaiba sa iba pang mga uri ng pagbabago ng enerhiya. Dahil dito, ito ay tinatawag na direktang pagbabago ng enerhiya. Ang nabuong lakas dahil sa Seeback effect na ito ay isang solong-phase DC uri at kinakatawan bilang I^dalawaR_Lkung saan tumutugma ang RL sa halaga ng paglaban sa pagkarga.

Ang output boltahe at mga halaga ng kuryente ay maaaring dagdagan sa dalawang paraan. Ang isa ay sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkakaiba-iba ng temperatura na tumataas sa pagitan ng mainit at malamig na mga gilid at ang iba pa ay upang mabuo ang isang serye ng koneksyon sa mga thermoelectric power generator.

Ang boltahe ng aparatong TEG na ito ay ibinibigay ng V = αΔ T,

Kung saan ang 'α' ay tumutugma sa Seeback coefficient at 'Δ' ang pagkakaiba-iba ng temperatura sa pagitan ng dalawang mga junction. Sa pamamagitan nito, ang kasalukuyang daloy ay ibinibigay ng

Ako = (V / R + R_L)

Mula dito, ang equation ng boltahe ay

V = αΔT / R + R_L

Mula dito, ang daloy ng kuryente sa seksyon ng pag-load ay

P sa pagkarga = (αΔT / R + R_L)^dalawa(R_L)

Ang rating ng kuryente ay higit na umabot ang R sa R_L, kung ganon

Pmax = (αΔT)^dalawa/ (4R)

Magkakaroon ng kasalukuyang daloy hanggang sa oras na mayroong suplay ng init sa mainit na gilid at pag-aalis ng init mula sa malamig na gilid. At ang binuo kasalukuyang ay nasa DC form at maaari itong mabago sa AC type sa pamamagitan inverters . Ang mga halaga ng boltahe ay maaaring mas dagdagan sa pamamagitan ng pagpapatupad ng mga transformer.

Ang ganitong uri ng conversion ng enerhiya ay maaari ding maibalik kung saan ang landas ng daloy ng enerhiya ay maaaring mabago muli. Kapag ang parehong lakas at pag-load ng DC ay tinanggal mula sa mga gilid, kung gayon ang init ay maaaring makuha lamang mula sa mga thermoelectric generator. Kaya, ito ang teoryang generator ng thermoelectric sa likod ng pagtatrabaho.

Equation ng Thermoelectric Generator Kahusayan

Ang kahusayan ng aparatong ito ay kinakatawan bilang proporsyon ng nabuong lakas sa risistor sa seksyon ng pag-load sa daloy ng init sa buong resistor ng pag-load. Ang ratio na ito ay kinakatawan bilang

Kahusayan = (Nabuo lakas sa RL) / (Heat flow 'Q')

= (Ako^dalawaR_L) / Q

Kahusayan = (αΔT / R + R_L)^dalawa(R_L) / Q

Ito ay kung paano makakalkula ang kahusayan ng thermoelectric generator.

Mga Uri ng Thermoelectric Generator

Batay sa laki ng aparato ng TEG, uri ng mapagkukunan ng pag-init at mapagkukunan para sa heat sink, kakayahan sa kuryente at layunin ng aplikasyon, ang TEG's ay pangunahing nauuri bilang tatlong uri at ang mga ito ay:

Mga generator ng fossil fuel
Nuclear fueled generator
Solar mga tagabuo ng mapagkukunan

Mga Generator ng Fossil Fuel

Ang ganitong uri ng generator ay idinisenyo upang magamit ang petrolyo, natural gas, butane, kahoy, propane, at jet fuel bilang mga mapagkukunan ng init. Para sa mga komersyal na aplikasyon, ang output power ay mula sa 10-100 watts. Ang mga ganitong uri ng mga generator ng thermoelectric ay nagtatrabaho sa mga malalayong lokasyon tulad ng sa mga tulong sa pag-navigate, koleksyon ng impormasyon, sa mga network ng komunikasyon at sa kaligtasan ng katodiko kaya iniiwasan ang electrolysis mula sa pagsira sa mga metal na tubo at mga sistema ng dagat.

Mga Nuclear Fueled Generator

Ang mga nabulok na sangkap ng radioactive isotop ay maaaring magamit upang mag-alok ng mas mataas na mapagkukunan ng init ng temperatura para sa mga aparato ng TEG. Tulad ng mga aparatong ito na tumutugma sa emission ng nukleyar at ang elemento ng mapagkukunan ng init ay maaaring magamit sa loob ng mahabang panahon, ang mga nukleyar na na-fuel na thermoelectric generator na ito ay inilalapat sa mga malalayong aplikasyon.

Mga Generator ng Pinagmulan ng Solar

Ang mga generator ng solar thermoelectric ay nagtatrabaho na may kaunting mga nakamit upang makapagbigay ng lakas na maliit na sukat ng mga pumping ng irigasyon sa mga malalayong lokasyon at mga hindi maunlad na lugar. Ang mga generator ng solar thermoelectric ay itinayo upang makapagtustos ng de-kuryenteng lakas para sa orbit ng spacecraft.

Mga Kalamangan at Kalamangan ng Mga Thermoelectric Generator

Ang bentahe ng thermoelectric generator ay:

“kung paano i-rewind ang electric motor ”

Tulad ng lahat ng mga sangkap na ginamit sa TEG aparato na ito ay solid-state, pinahusay nila ang pagiging maaasahan
Ang matinding saklaw ng mga mapagkukunan ng gasolina
Ang mga aparato ng TEG ay itinayo upang makapaghatid ng kuryente mula sa kaunting bahagi ng mW at mas malaki kaysa sa KW na nangangahulugang mayroon silang malaking kakayahang sukatin
Ito ay direktang mga aparato sa pagbabago ng enerhiya
Tahimik na pinatakbo
Minimal na laki
Maaari itong gumana kahit na sa matinding at zero na saklaw ng mga puwersang gravitational

Ang mga kawalan ng thermoelectric generator ay:

Medyo mahal ang mga ito kung ihahambing sa iba pang mga uri ng generator
Ang mga ito ay may kaunting kahusayan
Minimal na thermal na katangian
Ang mga aparatong ito ay nangangailangan ng higit na paglaban sa output

Mga Aplikasyon ng Thermoelectric Generator

Para sa pagpapahusay ng pagganap ng gasolina ng mga kotse, ang aparato na TEG ay halos nagtatrabaho. Ginagamit ng mga generator na ito ang init na nabuo sa oras ng pagpapatakbo ng sasakyan
Ang Seebeck Power Generation ay ginagamit upang magbigay ng lakas para sa spacecraft.
Ang mga generator ng thermoelectric na ipinatupad ay nagbibigay ng lakas para sa mga malalayong istasyon tulad ng mga system ng panahon, mga relay network, at iba pa

Kaya, ito ay tungkol sa detalyadong konsepto ng mga thermoelectric generator. Sa kabuuan, dahil ang mga generator ay may malaking katanyagan, malawak silang ginagamit sa maraming mga application sa maraming mga domain. Bukod sa mga kaugnay na konsepto na ito, ang iba pang konsepto na malinaw na kilala dito ay kung ano ang