Термоэлектрогенератора: Термоэлектрогенератор — это… Что такое Термоэлектрогенератор?

Термоэлектрогенератор — Энциклопедия по машиностроению XXL

Термоэлектрические преобразователи. Солнечные термоэлектрогенераторы разрабатываются двух типов [160] без солнечных концентраторов  [c.192]

Повышение к. п. д. термоэлектрогенератора путем снижения температуры холодных спаев достигается в космических условиях с помощью дополнительных излучающих ребер с нанесенным покрытием (е>0,85).  [c.195]

Рис. 8-12. Зависимость к. и. д. солнечного термоэлектрогенератора от температур горячих и холодных спаев и коэффициента К.

Перспективным является применение в солнечных термоэлектрогенераторах концентраторов с покрытием на теневой стороне, обладающим высоким значением степени черноты, что увеличивает температурный перепад и повышает к. л. д.  [c.196]

Принцип, на котором работает наша электростанция, называемая термоэлектрогенератором, был открыт очень давно, еще в 1821 году.

Немецкий ученый Т. Зеебек установил, что если спаять концы двух проволочек из разных металлов и затем один из спаев нагреть, а другой охладить, то по проволочкам пойдет ток.  [c.86]

Устройство нашего термоэлектрогенератора не сложно. В этом колпаке находятся полупроводниковые элементы, соединенные последовательно друг с другом. Спаи, обращенные к стеклу лампы, нагреваются ее пламенем, обращенные наружу, охлаждаются воздухом. Чтобы увеличить охлаждение, и сделаны выступающие пластины…  [c.87]

Помню, как я был изумлен этим рассказом… Тогда это казалось почти чудом. Да и не только мне. Фотографии термоэлектрогенератора, выпускаемого в Советском Союзе, обошли весь мир. На зарубежных выставках у этого экспоната останавливались толпы людей.  [c.87]

К сожалению, пока это невозможно. Лучшие полупроводниковые термоэлектрогенераторы превращают в электрический ток не больше десяти процентов тепла. Это в три-четыре раза меньше, чем удалось достигнуть на электростанциях обычного типа.

 [c.87]

Батареи термоэлектрогенераторов могут также обогреваться солнечными лучами. Даваемая ими электрическая мощность будет в этом случае тем больше, чем большее количество лучистой энергии в единицу вре-  [c.204]

ТИГ могут использоваться в комбинации с паротурбинными или газотурбинными установками, при этом общий к. п. д. установки повышается до 50—60%. Возможно использование ТИГ в комбинации с термоэлектрогенератором. В этом случае ТИГ будет работать в зоне высоких температур, а термоэлектрогенератор — в зоне низких температур цикла.  [c.106]

Термоэлектрогенератор представляет собой батарею последовательно или параллельно соединенных термоэлектрических элементов, в которых при нагреве горячего спая и охлаждении холодного спая возникает электрический ток определенной силы и напряжения (согласно законам Зеебека, Пельтье и Томсона).  

[c.108]

В Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова 14 августа 1964 г. вступил в эксплуатацию ядерный реактор-преобразователь Ромашка . Это первая в мире установка, в которой осуществлено непосредственное преобразование тепловой энергии ядер-ной реакции в электрический ток с помощью термоэлектрогенератора из полупроводниковых термоэлементов.  [c.111]

Термоэлектрогенераторы применяются в качестве бортовых источников питания на космических объектах. В США разрабатывается термоэлектрогенератор Sисточником тепла в котором служит радиоактивный изотоп полония (Ро ). Материал термоэлементов в этом генераторе — теллуриды свинца р и п-типов. Температура горячего спая 593° С, холодного спая — 204° С. Примерно 27 пар термоэлементов. Напряжение при макси-  

[c.111]

Разрабатываются термоэлектрогенераторы, тепло к которым подводится от ядерного реактора с помощью жидкометаллических теплоносителей, циркулирующих в первом контуре реакторной установки.  [c.112]

Предполагается использовать в качестве одной ветви термоэлемента карбид урана. Для получения разности потенциалов 1 В требуется температура горячего спая 1000° С. При 2000° С ток может достигать 50—60 А/см поверхности карбида урана с напряжением 2 В. Это позволяет получить электрическую мощность более 750 Вт на 1 см поверхности термоэлектрогенератора. Материалом второй ветви могут служить, например, пары цезия.  

[c.112]

Если мощность термоэлектрогенераторов достигнет величин 1000—5000 кВт при к. п. д. 15—20% и при приемлемой стоимости установленного киловатта, то они найдут широкое применение как в стационарных энергетических установках малой мощности, так и в различных транспортных установках.  [c.112]

Создание подобных установок связано с решением многих технических проблем, включая создание систем приема, преобразования и передачи вырабатываемой солнечными термоэлектрогенераторами электроэнергии.  [c. 113]

Приступим теперь к анализу процессов, происходящих в термоэлектрогенераторе. Как и всякая тепловая машина, термоэлектрогенератор может превращать тепло в работу только в том случае, если имеются источники тепла с разными температурами.  [c.404]

Если обозначить электрическое сопротивление собственно термоэлектродов через г, а внешнее сопротивление через R, то работа электрического тока, величина которой определяется уравнением (12-8), будет расходоваться на преодоление внутреннего сопротивления (джоулевы потери внутри термоэлектрогенератора ( д,) и на преодоление внешнего сопротивления, т. е. на совершение полезной внешней работы Следовательно, можно записать, что  [c.405]

Что касается джоулева тепла выделяющегося в электродах термоэлектрогенератора, то с достаточной степенью точности можно считать, что половина этого количества тепла поступает к горячему спаю (т. е. в горячий источник), а другая половина — к холодному спаю (т. е. в холодный источник).  [c.405]

Итак, в процессе работы термоэлектрогенератора из горячего источника отбирается тепло Пельтье QI и тепло Q , отводимое путем теплопроводности. В то же время горячему источнику возвраш ается примерно половина количества тепла, выделяюш егося в виде джоулевых потерь в термоэлектродах. Следовательно, количество тепла отбираемого из горячего источника, равно  

[c.405]

Обычно термоэлектрическую цепь термоэлектрогенератора выполняют не так, как изображено на рис. 12-2, а так, как показано на рис. 12-3, — цепь  [c.406]

Подставив в уравнение (12-10) значения и L из уравнений (12-21) и (12-14), получим следующее выражение, определяющее величину силы тока в цепи термоэлектрогенератора  [c.407]

С учетом (12-26), (12-27), (12-28) и (12-20) уравнение (12-15) для термического к. п. д. термоэлектрогенератора может быть представлено в следующем виде  [c. 408]

Как видно из этого выражения, термический к. п. д. термоэлектрогенератора зависит от температур и Т , величины v и свойств термоэлектродных материалов (величины Л, г и а).  

[c.408]

Очевидно, что вторая дробь, стоящая в правой части уравнения (12-29а),. всегда меньше единицы она учитывает уменьшение термического к. п. д. термоэлектрогенератора по сравнению с термическим к. п. д. цикла Карно, обусловленное необратимыми потерями вследствие теплопроводности и выделения джоулева тепла.  [c.408]

Аналогичным образом для определения оптимального значения т] следует продифференцировать по v уравнение (12-29а) с последующим приравниванием полученного результата нулю. Этот расчет показывает, что максимального значения термический к. п. д. термоэлектрогенератора достигает при  [c.409]

На рис, 12-4 приведен рассчитанный по уравнению (12-35а) график зависимости rij термоэлектрогенератора от z для разных значений Г, при  [c. 409]

Перспективы создания эффективных термоэлектрогенераторов определяются возможностью получения материалов термоэлектродных пар с высоким значением z. При этом важно, чтобы эти материалы были устойчивы при высоких температурах.  

[c.409]

На рис. 8-12 показаны значения к. п. д. солнечного термоэлектрогенератора при различных значениях Ti, Т2, К, где K—AaJA —коэффициент концентратора солнечной радиации.  [c.195]

На рис. 8-16 показана схема маломощного изотопного термоэлектрогенератора SNAP-3 с поверхностью корпуса, имеющей покрытие с высокой степенью черноты и достаточной для охлаждения холодного спая. Типичные схемы для более мощных термоэлектрогенераторов показаны на рис. 8-17 [160].  [c.197]

Практически во всех аппаратах, использующих лучистую энергию Солнца (фотовольтаические преобразователи, термоэлектрогенераторы, термоэмиссионные преобразователи, водонагреватели, опреснители, кондиционеры, холодильники и т.

д.), используются покрытия с высокими значениями излучательной и поглощательной способностей.  [c.217]

В плоской термоэлектрической батарее оба электроизоляционных перехода представляют собой плазменно напыленный на коммутационные пластины алунд (АЦО,) толщиной 2-10- м. Покрытие пропитано кремнийоргани-ческим лаком (для улучшения диэлектрических свойств) и контактирует с поверхностями теплопроводов из 12Х18Н9Т через герметик У-1-18. При этом термосопротив ления переходов, равные 2-10- и 3-10- м -К/Вт со Topoi ны холодного Тхп = 323 К) и горячего (Тг = 523 К) теплопроводов соответственно (как в вакууме, так и в воздухе), вместе составляют 15% от общего термосопротивления батареи. Известно, что выражение для абсолютного электрического к.п.д. термоэлектрогенератора имеет вид  

[c.218]

Катодная защита с внешним источником тока получила наибольшее распространение вследствие простоты монтажа и эксплуатации, высокой технологичности и невысокой стоимости. Обычно применяют сетевые источники питания, представляющие собой специальные выпрямители (катодные станции). В значительно меньших объемах применяют автономные катодные станции, содержащие источники постоянного тока термоэлектрогенераторы, турбоальтертаторы, фотоэлектрогенераторы, двигатели внутреннего сгорания с электрическими генераторами. Катодная защита осуществляется установкой, включающей катодную станцию, дренажную линию, анодное заземление и контрольно-измерительные пункты (рис. 31). Отрицательная клемма катодной станции соединяется катодной дренажной линией с защищаемым сооружением. Место соединения дренажной линии с сооружением называется точкой дренажа. Положительная клемма катодной станции соединяется анодной дренажной линией с заземлением, называемым анодным. Ток, стекающий с анодного заземления в землю, вызывает растворение анодных заземлителей. Поэтому с целью обеспечения долговечности анодного заземления стараются использовать малорастворимые анодные материалы.  [c. 76]

Разработан принципиально новый проект солнечной электроста нции мощностью 10 тыс. кет для Средней Азии, по которому паровой котел заменяется термоэлектрогенераторами из полупроводниковых материалов. Солнечная энергия на такой станции будет перерабатываться непосредственно в электрическую, минуя стадию механической энергии. Проверка этой станции в работе позволит найти наиболее выгодные конструктивные решения для большой солнечной энергетики будущего.  [c.86]

Размеры термоэлемента тем меньшие, чем большее количество тепла подводится через каждый квадратный сантиметр горячего спая. О возможной величине к. п. д. термоэлектрогенератора можно судить по рис. 58. Температуростойкость полупроводниковых материалов различна. Так, сплав Bi—Те допускает максимальную рабочую температуру 300° С, Ge—S,i — 800° С, Си— Те—S—1100° С. Применяемые в настоящее время полупроводниковые материалы имеют коэффициент эффективности 2 не более 2-10 град- (например, BiTe—BiaSea).  [c.110]

При эксплуатации термоэлектрогенераторов указанные выше к. п. д. могут уменьшаться из-за изменения свойств материала ветвей термоэлементов и соединений термоэлементов в батарее В настоящее время применяются три способа соединения терме элементов прессование, металлургические методы (пайка, сварка заливка жидким металлом) и жидкометаллический контакт Все три способа обеспечивают срок службы термоэлектрогенера торов более 10 ООО ч. Коэффициенты термического расширения полупроводниковых и коммутирующих материалов должны подби раться близкими по величине во избежание растрескивания кон тактов.  [c.111]

На рис. 59 показано устройство ядерного термоэлектрогенератора SNAP-10. При мощности 250 Вт и напряжении 28 В применено 768 термоэлементов, расположенных в 32 группах по 24 элемента в каждой. Активная зона реактора состоит из круглых пластин, горючим в которых служит а замедлителем —гидрид циркония, разделенных пластинами из бериллия. При применении бериллия в качестве замедлителя рабочая температура может быть повышена и мощность увеличена в несколько раз. Высота реактора 230 мм, диаметр 300 мм. Реактор разделен на две половины (подкритические массы), при сближении которых возникает цепная реакция. Термоэлементы отделены от несущей конструкции слоем электроизоляционного материала. Между термоэлементами имеется тепловая изоляция, уменьшающая утечки тепла.  [c.112]

В будущем следует ожидать расширения области применения термоэлектрогенераторов с неводяными рабочими телами. Ведутся исследования по использованию органических веществ в термоэлектрогенераторах для использования солнечной энергии. Рассматриваются проекты установок единичной мощностью до 20 млн. кВт на основе достижений в космической технике.  [c.113]

Термоэлектрический эффект может быть использован и для целей производства электроэнергии. Впервые вопрос о создании термоэлектрического генератора, основанного на использовании эффекта Зеебека, был поставлен еще в 1885 г. английским физиком Д. У. Рэлеем. Однако долгое время эта идея не была реализована вследствие того, что известные в то время термоэлектродные материалы позволяли соорудить термоэлектрические генераторы лишь с очень малым значением термического к. п. д. В 1929 г. советский физик А. Ф. Иоффе указал на большую перспективность использования в термоэлектрогенераторах полупроводниковых термоэлектродов. Дальнейшие работы А. Ф. Иоффе и его сотрудников, а также работы зарубеж-  [c.403]

---

Термоэлектрогенератор — Справочник химика 21

    Термоэлектрогенераторы и агрегаты с турбинками применяются в виде опытных установок. [c.170]

    Годовую стоимость защиты 1 км трубопровода катодной станцией с термоэлектрогенератором определяют по формуле [c.203]

    В качестве источника тока применяют выпрямители, двигатели внутреннего сгорания, ветряные двигатели с генераторами постоянного тока, термоэлектрогенераторы и т. д. [c.153]

    Автоматизированные электростанции с термоэлектрогенераторами аппаратура связи, телемеханики и автоматики  [c.41]

    Мачты (башни) и сооружения необслуживаемой малоканальной радиорелейной связи трубопроводов, термоэлектрогенераторы 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 [c.42]

    Если сравнивать термоэлектрогенератор с аккумуляторной батареей или с любым другим аналогичным устройством, то последние при низких температурах практически перестают работать. Для термогенератора же низкие температуры даже предпочтительнее — в этом случае возрастает важный технический параметр — разность температур спаев ТЭГ. [c.33]

    Термоэлектрогенератор дает напряжение, которое является суммой термоЭДС каждого элемента, умноженной на разность температур. [c.34]

    Термоэлектрогенератор — идеальный источник тока для межпланетных сообщений. Единственный его конкурент в данном применении — фотоэлемент — перестает работать в отсутствии Солнца или на значительном удалении от него (за орбитой Марса). Источником же теплоты для термоэлектрогенератора могут быть радиоактивные изотопы, период полураспада которых составляет сотни и тысячи лет. [c.35]

    Интересным применением термоэлектрогенератора является электростимулятор сердечной мышцы — термоэлемент, который вживляется под кожу пациента. Здесь источником теплоты также служит радиоактивный изотоп. [c.35]

    Разумеется, термоэлектрогенераторы находят широкое применение и там, где использование традиционных источников тока связано с определенными сложностями (энергопитание автономных метеостанций, сигнальных знаков в труднодоступных регионах планеты). [c.35]

    Как и все источники тока, работающие в электрических цепях, термоэлектрогенератор имеет два основных режима работы режим максимальной электрической мощности и режим максимального КПД.  [c.35]

    Возможность применения термоэлектрогенераторов в нестационарном режиме обусловлена тем, что величина электродвижущей силы, возникающей в ветвях ТЭГ, не зависит от формы градиента температур в ветвях, важна разность температур. При этом температура холодного спая может быть близка (пространственно) к температуре горячего спая. Поэтому, если на горячий спай ТЭГ подать мощный кратковременный тепловой импульс, необходимая термоэлектродвижущая сила возникает почти мгновенно и поддерживается постоянной в течение промежутка реального времени (вплоть до не- [c.37]

    Сначала вспомним основные выражения для коэффициента полезного действия т термоэлектрогенератора (ТЭГ) и коэффициента преобразования термоэлектрического охладителя (ТЭО) [c.59]

    МКС. Арсенид индия — один нз наиболее перспективных материалов для изготовления сверхвысокочастотных транзисторов, предназначенных для работы при низких температурах, а также один из лучших материалов для термоэлектрогенераторов и инфракрасных детекторов.  [c.283]

    Для питания током станций катодной защиты могут быть использованы термогенераторы. Однако мощность освоенных промышлен-ностью термоэлектрогенераторов (типов ТГ-3, ТГК-9, ТГУ-1, ТГ-10, [c.183]

    ВНИИСТ разработал станцию с термоэлектрогенератором мощностью в 200 вт, которая проходит производственные испытания. [c.183]

    В соответствии с рассчитанными параметрами выбирают катодную станцию. Выбор типа катодной станции определяется, в первую очередь, наличием сетей электроснабжения вблизи трассы магистрального трубопровода. Если электролиния проходит параллельно трассе, то при выборе места установки катодной станции основное значение имеет длина защитной зоны. При отсутствии электросети применяются катодные станции с термоэлектрогенераторами или генераторами с приводом от двигателя внутреннего сгорания, работающим, например, на газе, отбираемом от магистрального трубопровода. Выбор того или иного устройства определяется техникоэкономическим расчетом. [c.245]

    В качестве источников постоянного тока нашли применение термоэлектрогенераторы. Мощность освоенных промышленностью термоэлектрогенераторов (типов ТГ-3, ТГК-9, ТГУ-1, ТГ-10, ТГ-16) незначительна (в пределах 3—16 вт), а коэффициент полезного действия очень низок (для ТГ-3 к.п.д. равен 0,6—0,75%). Разработаны и проходят испытание установки с термоэлектрогенератором мощностью 200 вт. [c.271]

    Учитывая специфику расплавов, можно полагать, что тройные соединения найдут эффективное применение в термоэлектрогенераторах, использующих в качестве источника тепла радиоактивный распад. Жидкие термоэлементы, в та- [c.319]

    Рассмотрим факторы, определяющие возможность и эффективность применения тройных тетраэдрических соединений в качестве материала для солнечных термоэлектрогенераторов. [c.320]

    Достигнутые к настоящему времени значении результирующего кид солнечных термоэлектрогенераторов близки к 1 (). Можно полагать, что ирименение жидких полупроводников позволит, учитывая низкую фононную теплопроводность, повысить кпд по крайней мере вдвое. Проведенные на расплавах тройных полупроводников измерения вязкости показывают, что теплопередача в жидких термоэлементах за счет конвективных потоков должна быть достаточно малой при предполагаемых рабочих температурах. [c.322]

    Несмотря на относительно малый кпд, не вызывает сомнений целесообразность и экономическая эффективность получения электроэнергии в соответствующих климатических условиях с помощью солнечных генераторов. Отсутствие движущихся частей (если не считать следящих солнечных электрогенераторов с острой фокусировкой), возможность полной автоматизации работы и дистанционного управления, высокая надежность и долговечность могут сделать солнечные термоэлектрогенераторы на легкоплавких тро » ных полупроводниках вполне конкурентноспособными, например, по отношению к небольшим бензиновым электрогенераторам [7].  [c.322]

    Электрические двигатели — генераторы и одноякорные преобразователи — сложны в эксплуатации и имеют низкий к. п. д., поэтому они применяются лишь там, где есть электросети постоянного тока. Термоэлектрогенераторы и агрегаты с турбинками используются только как опытные УКЗ. Катодные станции с двигателями внутреннего сгорания из-за сложности эксплуатации и необходимости частого ремонта их применяются ограниченно. Более широко распространены ветроэлектростанции. Однако наи- [c.46]

    КАТОДНЫЕ СТАНЦИИ С ДВИГАТЕЛЯМИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, ТУРБИНКАМИ, ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРАМИ И ХИМИЧЕСКИМИ ИСТОЧНИКАМИ ТОКА [c.73]

    За последние годы появилась возможность использовать полупроводники в термоэлектрогенераторах. При защите трубопроводов, транспортирующих топливо, применение катодных станций с термоэлектрогенераторами позволяет применять их в районах, где отсутствуют электросети и хорошие ветры. [c.74]

    О теллуридах ртути и кадмия говорилось в гл. XI, 6. Весьма интересным полупроводником является стибид цинка 2п5в. Он имеет дырочную проводимость и служит хорошим материалом для изготовления термоэлементов для термобатарей и термоэлектрогенераторов. Кроме ZhSb, известны и другие стибиды цинка, а также стибиды, арсениды и фосфиды цинка и кадмия, также являющиеся полупроводниковыми материалами. [c.365]

    Катодная защита с внешним источником тока получила наибольшее распространение вследствие простоты монтажа и эксплуатации, высокой технологичности и невысокой стоимости. Обычно применяют сетевые источники питания, представляющие собой специальные выпрямители (катодные станции). В значительно меньших объемах применяют автономные катодные станции, содержащие источники постоянного тока термоэлектрогенераторы, турбоальтертаторы, фотоэлектрогенераторы, двигатели внутреннего сгорания с электрическими генераторами. Катодная защита осуществляется установкой, включающей катодную станцию, дренажную линию, анодное заземление и контрольно-измерительные пункты (рис. 31). Отрицательная клемма катодной станции соединяется катодной дренажной линией с защищаемым сооружением. Место соединения дренажной линии с сооружением называется точкой дренажа. Положительная клемма катодной станции соединяется анодной дренажной линией с заземлением, называемым анодным. Ток, стекающий с анодного заземления в землю, вызывает растворение анодных заземлителей. Поэтому с целью обеспечения долговечности анодного заземления стараются использовать малорастворимые анодные материалы. [c.76]

    Энергетическим параметром, определяющим электрическую мощность, генерируемую термоэлектрогенератором, является величина а о (коэффициент мощности). В режиме максимальной У электрические сопротивления термоэлектрогенератора и нагрузки должны быть равными. В режиме т п1ах соотношение сопротивлений должно подчиняться уравнению [c.35]

    Примерно 100 лет эти открытия оставались вещью в себе , любопытными фактами, не более. И не будет преувеличением утверждать, что новая жизнь обоих этих эффектов началась после того, как Герой Социалистического Труда академик А. Ф. Иоффе с сотрудниками разработал теорию применения полупроводниковых материалов для изготовления термоэлементов. А вскоре эта теория воплотилась в реальные термоэлектрогенераторы и термо-злёктрохолодильники различного назначения. [c.64]

    В частности, термоэлектрогенераторы, в которых использованы теллуриды висмута, свинца и сурьмы, дают энергию искусственным спутникам Земли, навигационно-метеорологическим установкам, устройствам катодной защиты магист- ральных трубопроводов. [c.64]

    Все большее применение находят соединения В. в полупроводниковой технике (AgBiSg), в фотоэлементах (BiAg s). Увеличивается потребление В. в соединениях с селеном и теллуром для произ-ва охлаждающих устройств, термостатов и термоэлектрогенераторов. Эти соединения из-за благоприятного сочетания теплопроводности, электропроводности и термоэдс позволяют преобразовывать тепловую энергию непосредственно в электрическую (кпд прямого преобразования на основе теллуридаВ. достигает 10—11%). [c.189]

    В частности, термоэлектрогенераторы, в которых использованы теллуриды висмута, свинца и сурьмы, дают энергию искусственным спутникам Земли, навигационнометеорологическим установкам, устройствам катодной защиты магистральных трубопроводов. Те же материалы помогают поддержать нужную температуру во многих электронных и микроэлектронных устройствах. [c.19]

    Специфика физико-химических свойств исследованных тро1шых тетраэдрических соединений, относительная дешевизна и доступность компонентов большинства этих веществ по сравнению, в частности, с германием и особо чистым кремнием, слабая зависимость термоэлектрических иара.мет-ров соединений от некоторого отклонения их состава от стехиометрического дают основания сделать вывод о безусловной практической перспективиости этих веществ в качестве материала для солнечных термоэлектрогенераторов. [c.322]

    В зависимости от местных условий применяемые в катодных станциях источники постоянного тока можно разделить на две-основные группы. К первой группе относятся различные преобразующие устройства выпрямители, двигатель-генераторы и одпо-якорные преобразователи ко второй — генерирующие устройства ветроэлектростанции, электростанции с двигателями, работающими на топливе из трубопровода или на привозном топливе, термоэлектрогенераторы, агрегаты с турбинками и химические источники тока (последние не получили широкого распространения, так как их можно использовать только при пезначитель-ных токах в цепи УКЗ). [c.46]

    Действие термоэлектрогенератора основано на использовании термоэлектрического эффекта. Сущность его заключается в том, что при нагревании места соединения (спая) двух разных лгетал-лов между их свободными концами, имеющими более низкую температуру (чем место спая), возникает разность потенциалов или так называемая термоэлектродвижущая сила (т. э. д. с.). При замыкании свободных концов на какое-либо сопротивление в цепи возникает электрический ток. Таким образом, при термоэлектрических явлениях происходит прямое преобразование тепловой энергии в электрическую.  [c.74]

    Более мощнылш термоэлектрогенераторами являются термогенераторы ТГК-9 и ТГУ-1, внешне совершенно не отличающиеся друг от друга. Различие состоит лишь в конструкции термоэлементов и технологии их изготовления. В ТГК-9 те же термоэлементы, что и в генераторе ТГК-3, но других размеров. В ТГУ-1 конструктивные особенности термоэлементов позволили получить более высокое значение к. п. д. [c.75]

    Отдаваемая мощность. термоэлектрогенератора ТГУ-1 14 вт, тогда как мощность, отдаваемая ТГК-9, всего 9,6 вт. В качестве источника тепла для обоих термоэлектрогенератороэ применен обычный керогаз. [c.75]

---

Автономный загородный дом. Солнечные батареи. Энергопечь (термоэлектрогенератор). Бесплатная энергия или электричество из дров!

 

Понятно, что автономности много не бывает, а вся трогательная забота чиновников направлена в оффшорные  зоны.

Изменить вектор в сторону себя, любимого – приятная задача и не столь сложная.

Первое что приходит на ум при фразе «автономный загородный дом» — электрогенератор.

На  период строительства, да, возможно, и то с оговорками.

Далее,  вас уже разоряет принцип, описанный в статье: «Сколько стоит генератор на самом деле».

Вторая мысль – солнечные батареи, но здесь пугает цена, удалённость от экватора и ещё что – то космическое и непонятное.

Тем не менее, цена солнечных батарей уже ниже электрогенератора, мощностью 1,5 – 2 кВт. Срок службы солнечных батарей и срок службы генератора несопоставимы, как в известном выражении.

Удалённость от экватора, другим словами инсоляция – не менее чем в Германии. Хотя за полярным кругом, зимой явный дефицит. Но и здесь есть решение – термоэлектрический генератор.

 

Бесплатная энергия или электричество из дров!

 

Термоэлектрогенератор — слово длинное и сложнее чем бублик, но зато вы не останетесь с дыркой от оного в полярную ночь.

Цена  термоэлектрического генератора несколько кусается, но учитывая многофункциональность и срок эксплуатации (не менее 10 лет) – того стоит. Вы получаете тепло, горячий ужин и электроэнергию. Три в одном!

По сути, это дровяная печь со встроенным термоэлектрическим модулем Пелетье.

Опыт применения термоэлектричества известен с партизанских отрядов. Более того, все прототипы современного теплоэлектрогенератора, если не попадали в заботливые руки коррозии и вандалов, работоспособны до сих пор, т.к. не подвержены износу.

Единственный недостаток энергопечи – при работе незначительный шум вентиляторов. Аналогичный системному блоку компьютера, т.к. используются именно компьютерные кулеры, охлаждающие внешние поверхности модуля.

Несомненные достоинства термоэлектрогенератора  — исключительно быстрый нагрев помещения, благодаря принудительной конвекции горячего воздуха. Соответственно, чем более тепла вы оставили в доме, тем меньше вылетело в трубу. Естественно тепловой КПД термоэлектрогенератора достаточно высок.

Между тем, как  у любой компактной отопительной системы, у энергопечи весьма низкий коэффициент теплоёмкости, относительно традиционной кирпичной печи.

Но и здесь есть выход. Горячий дым необходимо отвести в традиционный кирпичный щиток.

Наиболее высоким КПД, простотой изготовления и эксплуатации, является двухъярусный колпак. Более подробную информацию можно найти в интернете, но учитывая его засорённость дилетантами и скрытой коммерцией, рекомендуем «совковые» издания соответствующей литературы.

Если загородный дом уже имеет печное отопление, можно врезать в дымовой канал «самоварник», отверстие, используемое на Руси для выхода дымовой трубы самовара.  Чем ближе по ходу дыма к топке врезается дополнительный дымоотвод, тем больше тепла аккумулируется печью.

Опять-таки, если дачный дом не отапливается постоянно, вы приезжаете в выходные и праздники – это Ваш вариант.

Затопив обе печи, термоэлектрогенератор очень быстро прогревает помещение, а кирпичная печь долго прогревается, но хорошо держит тепло.

 

Продолжение..

 

Товарный словарь | Г | Генератор термоэлектрический

     Генератор термоэлектрический — агрегат, преобразующий тепловую энергию в электрическую.

 

      В теплоэлектрическом генераторе используется термоэлектродвижущая сила, образующаяся при нагревании спая двух различных металлов, например: меди с константаном, железа с контантаном, платины с иридием и др. Такие спаи называются термопарами, а их наборы — термобатареями. Образующаяся в термопаре электродвижущая сила пропорциональна разности температур между нагреваемым спаем и «холодными» концами термопары и выражается в милливольтах на градус.

 

 

 

 

Использование термоэлектрогенератора ТЭГК-2-2 для питания батарейного радиоприемника «Родина»

 

 

 

 

 

     Промышленностью выпускались термоэлектрические генераторы типа ТГК-3 и ТЭГК-2-2, относящиеся к группе радиаторов и предназначенные для питания накальных, сеточных и анодных цепей батарейных радиовещательных приёмников «Родина-47», «Родина-52», «Искра», «Таллин Б-2» и т. п.

 

     В качестве источника тепла в термоэлектрических генераторах использовалась обыкновенная 20-линейная керосиновая лампа со специальным укороченным стеклом, к которому крепилась термоголовка, состоящая из алюминиевого литого теплоприёмника, термобатареи и воздушного радиатора. Отходящие от пламени ламповой горелки горячие газы, омывая перегородки алюминиевого теплоприёмника, отдают ему свое тепло, передаваемое последним термобатарее, состоящей из радиально расположенных ячеек — термопар. Для получения необходимой разности температур между горячими и холодными концами термопар термоголовка снабжена рёбрами охлаждения.

 

     ТГК-3 — низковольтный 3-ваттный термоэлектрогенератор, снабжённый двумя термобатареями: накальной, дающей напряжение в 1,2—2,0 в, и анодной — с напряжением в 2,5 в. Накальная цепь радиоприёмника питается непосредственно от термобатареи, анодная и сеточная — через специальное устройство — вибропреобразователь, повышающий низкое напряжение анодной секции термобатареи до необходимого предела. В вибропреобразователе последовательно осуществляется превращение постоянного тока низкого напряжения в переменный, его трансформация с последующим выпрямлением. Основная деталь вибропреобразователя — синхронный вибратор типа ВС-2,4. Радиопомехи, создаваемые вибратором при работе, подавляются блокировкой нз конденсаторов и дросселей, смонтированных в вибропреобразователе.

 

     ТЭГК-2-2 — высоковольтный 2-ваттный термоэлектрогенератор с термобатареями, обеспечивающими непосредственное питание всех цепей радиоприёмника. ратора [НОГО Электрические характеристики Г. т. типа ТГК-3 и ТЭГК-2-2 (измеряются под нагрузкой на клеммах генератора) приведены в таблице Замер напряжений производится вольтметрами с внутренним сопротивлением не менее 500 ом для накальных и 5000 ом для анодных и сеточных цепей на 1 в измеряемого предела.

 

 

     Качество термоэлектрического генератора проверялось внешним осмотром, при котором устанавливалось отсутствие вмятин, царапин, погнутостей и коррозийных повреждений на металлических деталях, и опробованием в работе с одним нз указанных типов радиоприёмников. При проверке генератора в работе с радиоприёмником не должно было наблюдаться тресков и шумов при закороченных клеммах «антенна» и «земля» радиоприемника. При опробовании генератора ТГК-3 в работе допускалось лёгкое прослушивание фона переменного тока.

     Термоэлектрические генераторы упаковывались в деревянные ящики. В комплект генератора входили: термоголовка, вибропреобразователь (для ТГК-3), два ламповых стекла и инструкция с паспортом. Маркировка наносилась на одно из крыльев термоголовки и включала наименование или товарный знак завода-изготовителя, тип генератора, год выпуска и заводской номер прибора.

     Генераторы выпускались по ВТУ заводом «Металлоламп» Министерства местной промышленности РСФСР.

      Хранить их рекомендовалось в закрытых складских помещениях при температуре не ниже 5° и влажности воздуха 75-80%.

Автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе

Предлагаемое изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в процессе транспортирования в трубах различных теплоносителей (газов, жидкостей) путем непосредственной трансформации части их тепловой энергии в электрическую.

Известен источник ЭДС в устройстве для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии, представляющий собой два полукольца (полукожуха), оребренных продольными ребрами и снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого диэлектрического с высокой теплопроводностью материала, покрывающих часть защищаемого трубопровода, причем внутри продольных ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, состоящие, из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки продольных ребер и поверхности участка трубопровода параллельно их поверхности, при этом свободные концы теплоэлектрических секций каждого ребра с одной стороны соединены через токовыводы с одноименными зарядами с регулирующим блоком, с противоположной – через коллекторы, токовыводы с одноименными противоположными зарядами и кабель с анодным заземлителем [Патент №2550073, МПК С23 F13/00, 2015].

Недостатками известного устройства являются невозможность замены вышедших из строя термоэмиссионных преобразователей или термоэлектрических секций на действующем трубопроводе, без разрушения покрытия из диэлектрического материала, значительные потери вырабатываемого электричества из–за большого электрического сопротивления, соединенных последовательно термоэлектрических секций, что снижает его надежность и эффективность.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является термоэлектрический кожух для трубопровода, содержащий два полуцилиндрических кожуха с продольными щелями, снабженных торцевыми кольцами, продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого материала, закрывающих участок трубопровода, с созданием между внутренней поверхностью полуцилиндров и наружной поверхностью трубопровода зазора шириной ∆, причем в продольные щели полуцилиндрических кожухов вставлены продольные ребра, выполненные из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которых по всей их длине помещены зигзагообразные ряды, состоящие, из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены вблизи кромки ребер, прижатых в зоне нагрева к поверхности трубопровода и в зоне охлаждения в окружающей среде (воде, грунте и т. д.), соответственно, свободные концы зигзагообразных рядов каждой пары ребер с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками, покрытыми слоем гидростойкого диэлектрического материала, а с противоположного торца свободные концы зигзагообразных рядов этих же пар в ребрах соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы, покрытыми слоем гидростойкого диэлектрического материала, образуя теплоэлектрические секции, причем конденсаторы каждого полуцилиндрического кожуха через перемычки последовательно соединены между собой, образуя теплоэлектрические блоки, а крайние конденсаторы каждого теплоэлектрического блока снабжены токовыводами с одноименными зарядами.

Основными недостатками известного устройства являются громоздкая конструкция полуцилиндрических кожухов, усложняющая его монтаж на действующем трубопроводе, расположение термоэмиссионных преобразователей в последовательно соединенных рядах, снижающее возможность получения существенной силы тока непосредственно при его генерации из– за высоких потерь в каждом ряду, помещение рядов термоэмиссионных преобразователей в ребра, выполненные из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, непосредственно соприкасающиеся с окружающей средой (грунтом, водой, что увеличивает вероятность их механического или коррозионного повреждения, воздухом), что, в конечном счете, снижает его надежность и эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности автономного термоэлектрогенератора на трубопроводе.

Технический результат достигается автономным термоэлектрогенератором на трубопроводе, содержащим участок трубопровода, на котором расположены по всей его длине окружные теплоэлектрические секции, снабженные электрическими конденсаторами и соединенные между собой перемычками, образуя термоэлектрический блок, снабженный токовыводами с одноименными зарядами, каждая окружная теплоэлектрическая секция состоит из нескольких окружных параллельных рядов, составленных из размещенных зигзагообразно по очередности друг за другом термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены, плотно прижаты друг к другу и соединены между собой (сваркой или спайкой), образуя верхние и нижние спаи, которые в каждом окружном параллельном ряду продольно соединены между собой и зажаты двумя парными верхними и нижними параллельными продольными крепежными полосами, покрытыми совместно со спаями с наружных продольных торцов слоем диэлектрического материала, причем участок трубопровода, на котором расположены окружные теплоэлектрические секции закрыт цилиндрическим кожухом, выполненным из коррозионноустойчивого материала с высокой теплопроводностью и состоящим из двух полуцилиндрических кожухов, снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, которые обеспечивают плотное прижатие торцов спаев термоэмиссионных преобразователей совместно с наружными продольными торцами верхних и нижних крепежных полос к наружной поверхности участка трубопровода и внутренней поверхности цилиндрического кожуха.

На фиг. 1–6 представлен автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе (АТЭГТ) (фиг. 1–4 – общий вид и разрезы АТЭГТ, фиг. 5–6 – узел теплоэлектрической секции (АТЭС) и термоэмиссионных преобразователей (ТЭП).

Предлагаемый автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе (АТЭГТ) включает участок трубопровода 1, на котором расположены по всей его длине окружные теплоэлектрические секции (ОТЭС) 2, снабженные электрическими конденсаторами 3 и соединенные между собой перемычками 4, образуя термоэлектрический блок (ТЭБ) 5, снабженный токовыводами с одноименными зарядами 6, каждая ОТЭС 2 состоит из нескольких окружных параллельных рядов 7, составленных из размещенных зигзагообразно по очередности друг за другом термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 8, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены, плотно прижаты друг к другу и соединены между собой (сваркой или спайкой), образуя верхние и нижние спаи 9 и 10, которые в каждом окружном параллельном ряду 7 продольно соединены между собой и зажаты двумя парными верхними и нижними параллельными продольными крепежными полосами 11 и 12, покрытыми совместно с со спаями 9 и 10 с наружных продольных торцов слоем диэлектрического материала 13 (например, выполненными из слюды или термостойкого герметика), причем участок трубопровода 1, на котором расположены ОТЭС 2 закрыт цилиндрическим кожухом 14, выполненным из коррозионноустойчивого материала с высокой теплопроводностью и состоящим из двух полуцилиндрических кожухов 15 и 16, снабженных продольными фланцами 17 с крепежными отверстиями (на фиг. 1–6 не показаны), которые обеспечивают плотное прижатие торцов спаев 9 и 10 совместно с наружными продольными торцами крепежных полос 11 и 12 к наружной поверхности участка трубопровода 1 и внутренней поверхности цилиндрического кожуха 14 (узлы фиксации крайних верхних и нижних параллельных продольных крепежных полос 11 и 12 ОТЭС 2 ТЭБ 5 к наружной и внутренней поверхности участка трубопровода 1 и кожуха 14, соответственно, на фиг. 1–6 не показаны).

Предлагаемый АТЭГТ, представленный на фиг. 1–6, работает следующим образом.

АТЭГТ устанавливается в процессе монтажа или реконструкции трубопровода, для чего, предварительно собранные ОТЭС 2, устанавливают в продольные пазы (на фиг. 1–6 не показаны) на наружной поверхности участка трубопровода 1, соединяют их электрическими конденсаторами 3 и перемычками 4, далее торцы ТЭП 8 ОТЭС 2 прижимают посредством стяжки фланцев 17 к внутренней поверхности пазов на внутренней поверхности кожуха 14 (на фиг. 1–6 не показаны), после чего токовыводы 6 соединяют с регулирующим блоком и потребителем (на фиг. 1–6 не показаны).

После заполнения трубопровода и начала движения в нем потока газа (жидкости) с температурой t_П выше, чем температура грунта (воздуха, воды) t_С, который соприкасается с наружной поверхностью кожуха 14, выполненного из гидростойкого с высокой теплопроводностью материала, в результате разности температур (t_П – t_С) происходит теплообмен между горячим газом (жидкостью), движущимся по участку трубы 1 и холодной окружающей средой (грунтом, водой, воздухом), спаи 9 и 10, выполненные из металлов М1 и М2, совместно с продольными крепежными полосами 11 и 12, нагреваются и охлаждаются спаи. При этом, конструкция верхних и нижних кромок ОТЭС 2, выполненная из нескольких окружных параллельных рядов 7. соединенных параллельно через свои спаи 9 и 10 сплошными крепежными полосами 11 и 12, выполненными из материала с высокой теплопроводностью, позволяет увеличить количество переходящего тепла за счет повышенной площади их контакта с зонами нагрева и охлаждения и высокой площади контакта слоев самих металлов М1 и М2, соединенных между собой (например, спайкой или сваркой) и, в тоже время, в результате их параллельного соединения увеличить силу тока. Создаваемая разность температур (t_П – t_С) между зонами нагрева и охлаждения вызывает эмиссию электронов во всех ТЭП 8 и, соответственно, возникновение в зигзагообразных рядах АТЭС 2 термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506]. При этом параллельное соединение окружных рядов 7 верхними и нижними крепежными полосами 11 и 12 в каждой АТЭС 2 позволяет увеличить силу тока без использования преобразователя, что увеличивает КПД АТЭГТ.

В ТЭБ 4 каждый конденсатор 3 обслуживает свою АТЭС 2, а так как конденсаторы каждой АТЭС 2 соединены между собой последовательно, то термоэлектричество предыдущих АТЭС 2 не проходит через последующие АТЭС 2, а движется только через последовательно соединенные конденсаторы 3, что существенно снижает потери мощности на преодоление сопротивлений электричеству при прохождении по многочисленным ТЭП 8. Эффективная работа конденсаторов 3 обеспечивается также тем, что они находятся вблизи зоны охлаждения наружной средой. Полученное термоэлектричество через токовыводы 6 поступает в блок регулирования, где создается требуемое напряжение и сила тока и подается потребителю (на фиг. 1–6 не показаны).

Наличие кожуха 14 АТЭГТ предохраняет ТЭП 8 от механических повреждений окружающей средой, от ее коррозионного воздействия и утечки полученного электричества.

Величина разности электрического потенциала и силы тока на токовыводах 6 зависит от разности температур на спаях металлов М1 и М2, их характеристик, количества ТЭП 8 в АТЭС 2 и их числа. При необходимости устанавливают несколько ТЭБ 4. Требуемые напряжение U и силу тока I в зависимости от расхода газа (жидкости) и величины разности температур (t_П– t_С) регулируют в блоке регулирования. Полученное электричество можно использовать, например, для защиты трубопровода от электрохимической коррозии или электропривода задвижек.

Таким образом, конструкция предлагаемого АТЭГТ предохраняет термоэлектрические преобразователи от механических повреждений и коррозии, снижает электрическое сопротивление установки, повышая коэффициент полезного действия, а также обеспечивает возможность замены вышедших из строя термоэмиссионных преобразователей или теплоэлектрических секций на действующем трубопроводе, без разрушения смежных термоэлектрических секций, что повышает его надежность и эффективность.

Автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе, содержащий цилиндрический кожух, состоящий из двух полуцилиндрических кожухов, снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого материала, и закрывающих участок трубопровода, с созданием между внутренней поверхностью кожуха и наружной поверхностью трубопровода зазора, по всей длине участка трубопровода помещены зигзагообразные ряды, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены, соединены между собой с образованием спаев и расположены вблизи зоны нагрева у поверхности трубопровода и в зоне охлаждения у окружающей среды, соответственно, свободные концы зигзагообразных рядов в холодной зоне соединены между собой перемычками и конденсаторами, образуя теплоэлектрические секции, также соединенные между собой, образуя термоэлектрический блок, снабженный токовыводами с одноименными зарядами, отличающийся тем, что теплоэлектрические секции выполнены окружными, термоэлектрический блок расположен в зазоре между внутренней поверхностью цилиндрического кожуха, выполненного из коррозионноустойчивого материала с высокой теплопроводностью, и наружной поверхностью вышеупомянутого участка трубопровода, каждая окружная теплоэлектрическая секция состоит из нескольких окружных параллельных рядов, составленных из термоэмиссионных преобразователей, верхние и нижние спаи которых в каждом окружном параллельном ряду продольно соединены между собой и зажаты двумя парными верхними и нижними параллельными продольными крепежными полосами, покрытыми совместно со спаями с наружных продольных торцов слоем диэлектрического материала, причем плотный контакт торцов спаев термоэмиссионных преобразователей совместно с наружными продольными торцами верхних и нижних крепежных полос с наружной поверхностью участка трубопровода и внутренней поверхностью цилиндрического кожуха обеспечивается сжатием двух полуцилиндрических кожухов.

Разработан гибкий термоэлектрогенератор для носимых устройств | Новости

Обеспечение стабильного и надежного питания остается одним из важных условий коммерческого внедрения носимых компьютерных устройств — от интеллектуальных очков и часов, до кардиостимуляторов.

Возможным решением может стать разработанный коллективом корейского института KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) чрезвычайно легкий термоэлектрический (ТЭ) генератор на основе стеклоткани.

Он преобразует в электроэнергию тепло человеческого организма, устойчив к изгибу с минимальным радиусом 20 мм и сохраняет неизменный уровень эффективности даже после 120 циклов изгибания в обе стороны.

Термоэлектрогенераторы бывают двух типов: на основе органических и неорганических материалов. Первые используют полимеры, по гибкости, малой массе и совместимости с человеческой кожей идеально подходящие для носимых приложений. К сожалению, такие генераторы имеют низкую выходную мощность. В этом отношении их превосходят неорганические устройства, которые имеют собственные недостатки — жесткую конструкцию, большие объем и массу.

Новая концепция и методика изготовления гибкого неорганического термоэлектрогенератора позволяет минимизировать потери тепловой энергии при максимальном увеличении полезного выхода. Синтезированные в KAIST термоэлектрические материалы n-типа теллурид висмута и p-типа теллурид сурьмы имеют вид вязкой пасты.

Из них на стеклоткани методом шелкографической печати формируют слои толщиной в несколько сот микрон, образованные множеством мельчайших точек, состоящих из смеси ТЭ-материалов обоих типов (p и n).

Такая конструкция позволяет исключить использование толстых подложек из керамики или алюминия, в которых обычно теряется значительная часть тепловой энергии. Массу генератора удалось снизить приблизительно до 0,13 г на квадратный сантиметр.

Как утверждается в статье, опубликованной в онлайновом издании Energy & Environmental Science, устройство KAIST габаритами 10×10 см, выполненное в виде браслета, способно выдавать около 40 мВт электроэнергии при разнице температур между кожей и окружающим воздухом 31ºF.

Авторы указывают, что их технология может применяться не только для питания носимой электроники, но и вообще везде, где происходит утечка тепловой энергии: в автомобилях, на промышленных предприятиях, в самолетах, судах и пр.

Вы можете подписаться на нашу страницу в LinkedIn!

Территория разработок » Термоэлектрогенераторы

Варианты собственного изготовления.

1. На металлических термопарах

В моем случае стояла не просто экспериментальная задача по изготовлению термоэлектрогенератора (ТЭГа), а практическая задача, которая заключалась в следующем. Нужно было изготовить дополнение к системе стартового подогрева двигателя, которое бы эффективно генерировало ЭДС для подзарядки аккумулятора, что актуально в случаях долгого простоя автомобиля в зимних условиях.

Для изготовления термоэлектрогенератора (ТЭГа) возьмем наиболее практичную пару материалов — сплав хромель и сплав копель. Исходный материал у меня был в виде проволоки диаметром 3.2 мм. В основе проекта был такой расчет: напряжение аккумулятора составляет 12 В, а ЭДС одной термопары составляет 50 мВ при разности температур 600 °С. Исходя из оптимального согласования ТЭГа с аккумулятором необходимо получить ЭДС равное удвоенному напряжению аккумулятора — 24 В. Это означает, что нам нужно создать 24 В / 0.05 В = 480 термопар.

На рисунке выше изображена схема сборки термоэлементов на изолирующей пластине. Окисленная сталь служит кондуктором при сварке отдельного модуля. Серебро увеличивает проводимость спая, а алюминий улучшает коррозионную стойкость.

Технологически, производство модуля ТЭГа производилось так: в изолирующий перфорированный материал (толщина 15 мм), вставляются чередуя стержни хромель и копель (около 25 мм) (на рисунке чередуются парами — два хромель, два копель и т.д.). Надевается перфорированная пластина окисленной нержавеющей стали (1 мм). Далее идет медная перфорированная пластина (2 мм). Стержни должны после этого чуть чуть выступать над верней пластиной (около 1-2 мм). Для более качественной сварки также можно уложить тонкую медную проволоку между выступающими стержнями. Две пары стержней разной проводимости (два стержня хромель и два стрежня копель накрываются пластинкой из алюминия — толщиной около 1 мм). Сверху укладывается 1 — 2 дробины серебра (можно и даже лучше больше).
По периметру алюминиевой пластины устанавливается форма прямоугольного сечения из графита, которая будет служить сварочной ванной, чтобы расплав не вытек из рабочей зоны. Получившаяся ванночка засыпается флюсом («БУРА»).

Дополнительным условием улучшающим качество сварки является переменное магнитное поле с напряженностью направленной вдоль стержней. Я использовал для этой цели размагничивающую обмотку от кинескопа. Магнитное поле способствует лучшему «перемешиванию» компонентов расплава в ванночке.

Теперь остается только произвести сварку. Для сварки я использовал сварочный аппарат постоянного тока заменив обычный электрод на графитовый стержень, чтобы материал электрода не внес примесей в наш слоеный пирог.

После сварки производим механическую обработку термоспая в размер. На этом сборка «горячей» стороны модуля завершена.

«Холодную» сторону мы собираем так — кладутся в аналогичном порядке — окисленная сталь, медь и производится пайка оловом. Олово удобно для возможного демонтажа при ремонте.

Замечания

Для увеличения добротности каждого модуля стержни подвергаются механической обработке. Каждый стержень по середине протачивается до диаметра 1 мм (либо обжимается прессом).

На практике был собран двухрядный термоэлемент (отличается от рисунка удвоенным рядом стержней). Конструкция одного такого термоэлемента испытывалась на ток короткого замыкания, Iкз = 180 А.

% PDF-1.5 % 4547 0 obj> эндобдж xref 4547 301 0000000016 00000 н. 0000009364 00000 н. 0000009645 00000 н. 0000009698 00000 п. 0000009816 00000 н. 0000009900 00000 н. 0000009985 00000 н. 0000010063 00000 п. 0000010328 00000 п. 0000010413 00000 п. 0000010530 00000 п. 0000010627 00000 п. 0000010718 00000 п. 0000010889 00000 п. 0000010987 00000 п. 0000011078 00000 п. 0000011851 00000 п. 0000011877 00000 п. 0000011903 00000 п. 0000017852 00000 п. 0000024028 00000 п. 0000030290 00000 н. 0000036512 00000 п. 0000043054 00000 п. 0000050000 00000 н. 0000051245 00000 п. 0000052489 00000 п. 0000053724 00000 п. 0000054959 00000 п. 0000061774 00000 п. 0000067411 00000 п. 0000067435 00000 п. 0000080075 00000 п. 0000080286 00000 п. 0000080937 00000 п. 0000080961 00000 п. 0000092414 00000 п. 0000092624 00000 п. 0000093275 00000 п. 0000093452 00000 п. 0000094085 00000 п. 0000094262 00000 п. 0000094906 00000 п. 0000094929 00000 п. 0000095036 00000 п. 0000095064 00000 п. 0000095084 00000 п. 0000095184 00000 п. 0000095316 00000 п. 0000095402 00000 п. 0000095425 00000 п. 0000095532 00000 п. 0000095560 00000 п. 0000095580 00000 п. 0000095680 00000 п. 0000095812 00000 п. 0000095898 00000 п. 0000095925 00000 п. 0000096032 00000 п. 0000096140 00000 п. 0000096177 00000 п. 0000096204 00000 п. 0000096304 00000 п. 0000096437 00000 п. 0000096523 00000 п. 0000096550 00000 п. 0000096657 00000 п. 0000096765 00000 п. 0000096802 00000 п. 0000096829 00000 н. 0000096929 00000 п. 0000097062 00000 п. 0000097148 00000 п. 0000097175 00000 п. 0000097282 00000 п. 0000097390 00000 п. 0000097427 00000 н. 0000097454 00000 п. 0000097554 00000 п. 0000097687 00000 п. 0000097773 00000 п. 0000097800 00000 п. 0000097907 00000 п. 0000098015 00000 п. 0000098052 00000 п. 0000098079 00000 п. 0000098179 00000 п. 0000098312 00000 п. 0000098398 00000 п. 0000098425 00000 п. 0000098532 00000 п. 0000098640 00000 п. 0000098677 00000 п. 0000098704 00000 п. 0000098804 00000 п. 0000098937 00000 п. 0000099023 00000 н. 0000099050 00000 н. 0000099157 00000 п. 0000099265 00000 н. 0000099302 00000 н. 0000099329 00000 н. 0000099429 00000 н. 0000099562 00000 н. 0000099648 00000 н. 0000099675 00000 н. 0000099782 00000 п. 0000099890 00000 н. 0000099927 00000 н. 0000099954 00000 н. 0000100054 00000 н. 0000100187 00000 н. 0000100273 00000 н. 0000100300 00000 п 0000100407 00000 н. 0000100515 00000 н. 0000100552 00000 н. 0000100579 00000 н. 0000100679 00000 н. 0000100812 00000 н. 0000100898 00000 н. 0000100921 00000 н. 0000101028 00000 п. 0000101056 00000 п. 0000101076 00000 н. 0000101176 00000 н. 0000101308 00000 н. 0000101394 00000 н. 0000101421 00000 н. 0000101528 00000 н. 0000101636 00000 н. 0000101673 00000 н. 0000101700 00000 н. 0000101800 00000 н. 0000101933 00000 н. 0000102019 00000 н. 0000102042 00000 н. 0000102149 00000 н. 0000102177 00000 п. 0000102197 00000 п. 0000102297 00000 н. 0000102429 00000 н. 0000102515 00000 н. 0000102542 00000 н. 0000102649 00000 п. 0000102757 00000 н. 0000102794 00000 н. 0000102821 00000 н. 0000102921 00000 н. 0000103053 00000 н. 0000103139 00000 п. 0000103162 00000 п. 0000103269 00000 н. 0000103297 00000 н. 0000103317 00000 н. 0000103417 00000 п. 0000103549 00000 п. 0000103635 00000 н. 0000103662 00000 н. 0000103769 00000 п. 0000103877 00000 н. 0000103914 00000 н. 0000103941 00000 н. 0000104041 00000 н. 0000104174 00000 п. 0000104260 00000 н. 0000104283 00000 п. 0000104390 00000 н. 0000104418 00000 н. 0000104438 00000 н. 0000104538 00000 п. 0000104670 00000 п. 0000104756 00000 п. 0000104783 00000 н. 0000104890 00000 н. 0000104998 00000 п. 0000105035 00000 н. 0000105062 00000 н. 0000105162 00000 п. 0000105295 00000 п. 0000105381 00000 п. 0000105404 00000 п. 0000105511 00000 н. 0000105539 00000 п. 0000105559 00000 н. 0000105659 00000 н. 0000105791 00000 н. 0000105877 00000 н. 0000105904 00000 н. 0000106013 00000 п. 0000106122 00000 п. 0000106159 00000 н. 0000106186 00000 п. 0000106286 00000 п. 0000106419 00000 н. 0000106505 00000 н. 0000106528 00000 н. 0000106635 00000 н. 0000106663 00000 н. 0000106683 00000 п. 0000106783 00000 н. 0000106915 00000 н. 0000107001 00000 н. 0000107028 00000 п. 0000107135 00000 н. 0000107243 00000 н. 0000107280 00000 н. 0000107307 00000 н. 0000107407 00000 н. 0000107539 00000 п. 0000107625 00000 н. 0000107648 00000 н. 0000107755 00000 н. 0000107783 00000 н. 0000107803 00000 н. 0000107903 00000 н. 0000108035 00000 н. 0000108121 00000 п. 0000108144 00000 п. 0000108251 00000 н. 0000108279 00000 н. 0000108299 00000 н. 0000108399 00000 н. 0000108531 00000 н. 0000108617 00000 н. 0000108640 00000 п. 0000108747 00000 н. 0000108775 00000 н. 0000108795 00000 н. 0000108895 00000 н. 0000109026 00000 н. 0000109112 00000 н. 0000109135 00000 н. 0000109242 00000 п. 0000109270 00000 п. 0000109290 00000 н. 0000109390 00000 п. 0000109522 00000 н. 0000109608 00000 н. 0000109686 00000 н. 0000109746 00000 н. 0000109898 00000 н. 0000110120 00000 н. 0000110287 00000 н. 0000110394 00000 п. 0000110589 00000 н. 0000110715 00000 н. 0000110764 00000 н. 0000110977 00000 н. 0000111178 00000 н. 0000111441 00000 н. 0000111587 00000 н. 0000111778 00000 н. 0000112020 00000 н. 0000112166 00000 н. 0000112357 00000 н. 0000112614 00000 н. 0000112772 00000 н. 0000112952 00000 н. 0000113145 00000 н. 0000113322 00000 н. 0000113543 00000 н. 0000113677 00000 н. 0000113815 00000 н. 0000113935 00000 н. 0000114131 00000 п. 0000114325 00000 н. 0000114457 00000 н. 0000114681 00000 п. 0000114856 00000 н. 0000115000 00000 н. 0000115224 00000 н. 0000115434 00000 н. 0000115588 00000 н. 0000115807 00000 н. 0000115959 00000 н. 0000116151 00000 н. 0000116303 00000 н. 0000116527 00000 н. 0000116686 00000 н. 0000116852 00000 н. 0000117031 00000 н. 0000117242 00000 н. 0000117397 00000 н. 0000117579 00000 п. 0000117774 00000 н. 0000117963 00000 н. 0000118134 00000 н. 0000118378 00000 н. 0000118521 00000 н. 0000118732 00000 н. 0000118957 00000 н. 0000119152 00000 н. 0000119321 00000 н. 0000119512 00000 н. 0000119659 00000 н. 0000119864 00000 н. 0000120050 00000 н. 0000120173 00000 н. 0000009102 00000 п. 0000006448 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 4847 0 obj> поток xWyTW _ h8 v6r «t @ qKEF Km # NFDd! Zk @ PQp 陹 [szs {߽! AhB #; Dhx> 9D! QcC̥_P ‘\ Ď ꑵ QТ B] IY꘠k | ZmJJ @ Atq # ޸1 蠣 4Hx.>? C = Mdͭ > / — ; ک UV \ xU), _ ŷLlKp> LV / r ړ 9: Շ [‘.} RM ~ 2z $ cYxcW_lSZ 㘸 #gGC _ (/ — vuzE (> Z ‹Ѧ \ Y _-; VG 6ʸH چ M! E {[a ۫

A термоэлектрический генератор на ткани превращает тепло в энергию

Термоэлектрические (ТЭ) материалы преобразуют тепло в электричество и наоборот. Материалы обладают большим потенциалом для рекуперации отработанного тепла и твердотельного охлаждения.

В последние годы низкоразмерные материалы в последнее время вызывают большой интерес как термоэлектрические материалы. Такие материалы имеют ограничение носителей заряда, что улучшает термоэлектрические характеристики.Одним из таких материалов является углеродная нанотрубка. Поскольку углеродные нанотрубки одномерные, гибкие и легкие, они являются многообещающими кандидатами.

Однако сохранение значительного коэффициента мощности индивидуальных углеродных нанотрубок в макроскопических сборках было сложной задачей. Ученые из Университета Райса использовали крошечные углеродные нанотрубки, выровняли их как волокна и вшили в ткани. Их установка создает гибкие термоэлектрические генераторы, которые могут преобразовывать тепло или другие источники в энергию.

Впервые макроскопические сборки из наноматериалов продемонстрировали необходимый «гигантский коэффициент мощности», составляющий около 14 милливатт на метр в градусах Кельвина в квадрате.

Углеродные нанотрубки, которые использовали ученые, также можно использовать в качестве радиаторов для охлаждения чувствительной электроники с высокой эффективностью.

Аспирант Райс Нацуми Комацу, ведущий автор статьи, сказала: «Коэффициент мощности показывает, какую удельную мощность можно получить из материала при определенной разнице температур и температурном градиенте.”

«Сверхвысокая электропроводность этого волокна была одним из ключевых атрибутов».

Эффект кажется простым: если одна сторона термоэлектрического материала горячее, чем другая, он производит энергию. Тепло может исходить от солнца или других устройств, таких как конфорки, использованные в эксперименте с тканью. И наоборот, добавление энергии может побудить материал охладить более горячую сторону.

Источник этой сверхмощи также связан с настройкой внутренней энергии Ферми нанотрубок, свойства, которое определяет электрохимический потенциал.Ученые контролировали энергию Ферми путем химического легирования нанотрубок, превращенных в волокна. Это позволило им настроить электронные свойства волокон.

Аспирантка Райс Нацуми Комацу, ведущий автор статьи, сказала: «Хотя протестированные волокна были разрезаны на сантиметровые отрезки, нет никаких причин, по которым устройства не могут использовать превосходные волокна нанотрубок из лаборатории Паскуали, которые намотаны на катушку. непрерывной длины ».

«Независимо от того, где вы их измеряете, они обладают такой же очень высокой электропроводностью.Кусок, который я измерил, был маленьким только потому, что моя установка не способна измерять 50 метров волокна ».

Рисовая лаборатория соавтора и инженера по химическим и биомолекулярным технологиям Маттео Паскуали сказал: «Волокна из углеродных нанотрубок находятся на устойчивом пути роста и доказывают свои преимущества во все большем количестве приложений. Вместо того, чтобы тратить углерод впустую, сжигая его в двуокись углерода, мы можем исправить его как полезные материалы, которые принесут дополнительные экологические выгоды при производстве и транспортировке электроэнергии.”

«Нанотрубки существуют уже 30 лет, и с научной точки зрения известно многое. Но для создания реальных устройств нам нужны макроскопически упорядоченные или кристаллические сборки. Это те типы образцов нанотрубок, которые могут сделать группа Маттео и моя группа, и есть много-много возможностей для применения ».

Номер журнала

:

1. Komatsu, N., Ichinose, Y., Dewey, O.S. и другие. Макроскопические носимые волокна из углеродных нанотрубок с гигантским термоэлектрическим коэффициентом мощности.Нац Коммуна 12, 4931 (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-25208-z

Переносной двухцепной термоэлектрический генератор с несколькими датчиками

Сбор тепловой энергии

Измерение производительности

Как показано на рис. 2a, предлагаемый DC-ThEG состоял из трех основные компоненты. Сначала в качестве подложки была приготовлена ​​пленка PI, которая позволяет устройству обладать хорошей гибкостью. Во-вторых, двухцепные термопары из Bi ₂ Te _2,7 Se _0.3 (n-тип) и Sb ₂ Te ₃ (p-тип) были напечатаны поверх пленки PI с использованием процесса трафаретной печати, которые служат в качестве термоэлектрических ножек для генерации термоэлектричества и электродов для многофункционального зондирования. . Наконец, слой фиброина шелка был использован для закрытия промежутка между двумя отдельными термоэлектрическими ветвями, работая как функциональный материал для определения наличия воды в жидком состоянии в воздухе и температуры. По сравнению с одноцепочечными термоэлектрическими ветвями, структура двухцепочечных термоэлектрических ветвей позволяет реализовать более функциональное зондирование на основе емкостного эффекта (т.е., обнаруживая наличие воды в жидком состоянии в воздухе и температуру), обеспечивая при этом плотность мощности для термоэлектрической генерации за счет неизменного количества термоэлектрических ветвей. На рис. 2b показана фотография изготовленного DC-ThEG с размерами 60 мм × 35 мм × 0,2 мм в изогнутом состоянии, а продемонстрированная гибкость показывает возможность использования DC-ThEG в качестве носимого устройства. Частично увеличенное изображение устройства, показанного на рис. 2c, показывает, что термопары были хорошо напечатаны на подложке из PI.Кроме того, в этой работе зазор между любыми двумя соседними термоэлектрическими ветвями, ширина всех термоэлектрических ветвей и длина всех термоэлектрических ветвей изготовленного устройства составляли 0,8 мм, 1,5 мм и 22 мм соответственно. Сопротивление двух последовательно соединенных термоэлектрических ветвей (10 пар термопар на все устройство) составляло 1,75 кОм. Морфология поверхности двух термоэлектрических материалов изготовленного устройства была исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), как показано на рис.2г, эл. Компактность и хорошее распределение поверхностей показывают, что термоэлектрические ветви были хорошо отпечатаны методом трафаретной печати на подложке из ПИ. Кроме того, соответствующие средние толщины термоэлектрических ножек n-типа (Bi ₂ Te _2,7 Se _0,3 ) и p-типа (Sb ₂ Te ₃ ) с трафаретной печатью составляли примерно 105 мкм и 83 мкм, соответственно, как показано на рис. S2 в файле вспомогательной информации.

Рис. 2: Изготовленные двухцепочечные термоэлектрические генераторы (DC-ThEG) показали замечательную гибкость и однородность в соответствии с характеристиками наблюдений, основанными на изображениях, полученных с помощью фотографического, оптического микроскопа и сканирующей электронной микроскопии (SEM).

a Принципиальная схема DC-ThEG, который состоит из гибкой подложки PI, двух цепей термопар из Bi ₂ Te _2,7 Se _0,3 (n-типа) и Sb ₂ Te ₃ (p-тип), и функциональная мембрана из фиброина шелка, закрывающая разрыв цепи. b Фотография изогнутого DC-ThEG размером 60 мм × 35 мм × 0,2 мм, демонстрирующего хорошую гибкость. Каждая отдельная термоэлектрическая цепь содержит 5 пар термопар p-типа / n-типа. c Изображение с большим увеличением, показывающее спаи напечатанных термопар p-типа / n-типа. d , e СЭМ-изображения напечатанных термоэлектрических материалов n-типа и p-типа. По сравнению с традиционными одноцепочечными термоэлектрическими генераторами (ТЭГ) эта новая двухцепочечная конфигурация наделяет ТЭГ уникальной функцией одновременного сбора тепловой энергии и реализации нескольких функций измерения за счет использования этих двух цепей в качестве электродов с помощью функционального материала, покрывающего разрыв между ними

Чтобы проверить возможность использования предложенного DC-ThEG в качестве носимого источника питания для сбора тепловой энергии, комплексные выходные характеристики изготовленного устройства систематически исследовались с помощью серии испытаний и измерений.Рисунок 3a иллюстрирует схематическую диаграмму рабочего механизма, основанного на эффекте Зеебека предлагаемого DC-ThEG для сбора тепловой энергии. Когда на устройство подается ΔT , носители заряда (то есть электроны в термоэлектрическом материале n-типа Bi ₂ Te _2,7 Se _0,3 и дырки в термоэлектрическом материале p-типа Sb ₂ Te ₃ ) диффундируют с горячей стороны на холодную, в результате чего в цепи генерируется потенциал, который можно измерить цифровым мультиметром.Кроме того, переключатель K ₁ использовался для чередования рабочих состояний устройства (т.е. сбора тепловой энергии и многофункционального измерения), а переключатель K ₂ использовался для чередования состояния тестирования измерительной платформы (т. е. состояние разомкнутой цепи и состояние подключения нагрузки).

Рис. 3: Рабочий механизм термоэлектрической генерации, измерительная платформа и выходные термоэлектрические характеристики изготовленного DC-ThEG.

a На основе эффекта Зеебека, когда источник тепла прикладывается к одной стороне изготовленного DC-ThEG, носителей заряда (т.е. электронов в термоэлектрическом материале n-типа, Bi ₂ Te _2.7 Se _0,3 , и отверстия в термоэлектрическом материале p-типа, Sb ₂ Te ₃ ) диффундируют от горячей стороны к холодной, в результате чего возникает ток, который можно измерить цифровым мультиметром, подключенным к двум термоэлектрическим ножкам. цепи. Два переключателя K ₁ и K ₂ использовались для чередования рабочих состояний устройства и состояний тестирования измерительной платформы. b Практические изменения температуры горячей стороны ( T ₁ , красный) и холодной ( T ₂ , черной) DC-ThEG в зависимости от увеличения разницы температур ( ΔT ). c Выходное напряжение холостого хода (черный) и мощность (красный) разработанного DC-ThEG увеличиваются по мере увеличения ΔT (состояние разомкнутой цепи: K ₁ -ON, K ₂ -ВЫКЛ). d Выходная мощность для различных внешних нагрузочных резисторов при разном ΔT (состояние с подключенной нагрузкой: K ₁ -ON, K ₂ -ON). Максимальное значение ~ 2,9 мкВт было достигнуто при ΔT и сопротивлении нагрузки 50 ° C и 1,8 кОм соответственно.

Разница температур является важным параметром для оценки характеристик ТЭГ, которая определяется как температура на горячая сторона минус холодная, одновременно измеряемая термометром.На рисунке 3b показаны практические тенденции повышения температуры горячей стороны T ₁ и температуры холодной стороны T ₂ , когда источник тепла 90 ° C был приложен к одной стороне устройства. Температура горячей стороны T ₁ резко выросла с 25,2 ° C (комнатная температура) до 86,5 ° C, а температура холодной стороны T ₂ немного повысилась с 25,2 ° C до 36,5 ° C. .Как показано на рис. 3c, когда переключатель K ₁ был включен, а переключатель K ₂ был выключен, было получено выходное напряжение холостого хода разработанного DC-ThEG, которое линейно увеличивается с увеличением разницы температур ΔT , приложенной к устройству (т. е. черная кривая). Высокое выходное напряжение холостого хода ~ 151 мВ и выходная мощность 13 мкВт (т. Е. Красная кривая) были достигнуты, когда ΔT устройства составляло 50 ° C.На рисунке 3d показаны выходные характеристики предлагаемого DC-ThEG для внешних нагрузок с различным сопротивлением от 0,1 кОм до 30 кОм при разных перепадах температур, когда включены переключатели K ₁ и K ₂ . Мы можем наблюдать следующие два аспекта: Во-первых, когда значение резистора нагрузки было постоянным, выходная мощность на соответствующем резисторе нагрузки увеличивалась с увеличением разницы температур устройства.Во-вторых, когда разность температур устройства была постоянной, выходная мощность резисторов сначала показывала тенденцию к увеличению, когда сопротивление внешних нагрузочных резисторов увеличивалось с 0,1 кОм до 1,8 кОм, а затем показывала тенденцию к снижению, поскольку сопротивление внешней нагрузки нагрузочные резисторы увеличены с 1,8 кОм до 30 кОм. Другими словами, когда изготовленное устройство работало как сборщик тепловой энергии, его согласованная нагрузка составляла ~ 1,8 кОм. В данной работе максимальная выходная мощность изготовленного ТЭГ постоянного тока на внешние резисторы достигла ~ 2.9 мкВт, когда ΔT устройства составляло 50 ° C, а нагрузочный резистор имел согласованное сопротивление 1,8 кОм. Кроме того, с учетом общей площади термоэлектрических ветвей и переходов (т.е. 8,43 см ² ) соответствующая максимальная плотность выходной мощности нагрузки составила 3,44 мкВт / м ² . Стоит упомянуть, что благодаря свойству непрерывного выхода постоянного тока ТЭГ изготовленное устройство может быстро заряжать конденсаторы для питания носимой электроники, что продемонстрировано в разделе «Зарядные свойства ТЭГ постоянного тока».

Измерение надежности и повторяемости

Для носимых устройств сбора энергии требуются исключительная механическая надежность и повторяемость выходного сигнала. Поэтому была проведена серия испытаний на надежность и повторяемость для систематической оценки пригодности предлагаемого DC-ThEG к носке, как показано на рис. 4. На рис. 4a показаны отношения изменения сопротивления изготовленного DC-ThEG в состоянии изгиба для различных радиусы от 5 см до 1,5 см как по длинной оси (A – A ′), так и по короткой оси (B – B ′) направлениям.Коэффициент изменения сопротивления определяется как (R — R ₀ ) / R ₀ , где R ₀ относится к начальному общему сопротивлению из 10 пар термопар и R относится к сопротивлению в реальном времени, испытанному в специальных условиях эксплуатации. На вставке к рис. 4а показаны различные радиусы изгиба. Когда изготовленный DC-ThEG изгибался вдоль длинной оси (A – A ‘) и короткой оси (B – B’) до радиуса 3 см, соответствующие отношения изменения сопротивления 10 пар термопар равнялись 1.69% и 1,38% соответственно. Другими словами, изготовленное устройство можно изгибать до радиуса 3 см в обоих направлениях, при этом общее сопротивление остается почти постоянным. На рисунке 4 (b) показаны отношения изменения сопротивления и выходные характеристики изготовленного DC-ThEG после выдерживания различных циклов изгиба до радиуса 3 см. После 1000 циклов изгиба до радиуса 3 см в направлении длинной оси (A – A ‘) и направлении короткой оси соответствующие коэффициенты изменения сопротивления устройства составили 4.41% и 4,46% соответственно, в то время как выходное напряжение устройства при ΔT = 50 ° C практически не соответствовало исходному значению. На вставке к фиг. 4b показан изгиб устройства, отмеченный направлениями изгиба. Как показано на рис. 4c, сопротивление двух цепочек немного увеличивалось с повышением температуры в результате усиления фононного рассеяния носителей заряда, снижающего подвижность носителей заряда ^43,44 . Изменение сопротивления было приблизительно линейным с небольшой скоростью увеличения менее 1% на 6 ° C.Кроме того, повторяемость предложенного DC-ThEG была изучена в эксперименте по нагреванию с циклом 100 циклов, как показано на фиг. 4d. После 100-циклового нагрева и общее сопротивление 10 пар термопар (возвращенное к комнатной температуре), и выходное напряжение устройства ( ΔT = 50 ° C) оставались в высокой степени согласованными с соответствующими исходными значениями. Таким образом, приведенный выше анализ показывает замечательную механическую надежность и повторяемость выходного сигнала разработанного DC-ThEG, что делает его надежным источником питания носимых электронных устройств.

Рис. 4: Комплексные испытания надежности разработанного DC-ThEG.

a Коэффициенты изменения сопротивления изготовленного DC-ThEG в состоянии изгиба для различных радиусов от 5 см до 1,5 см, показанные на вставке в ( a ), вдоль направления длинной оси (A – A ‘) и направление короткой оси (B – B ‘), показанное на вставке в ( b ). Изготовленное устройство можно изгибать до радиуса 3 см в обоих направлениях, при этом сопротивление остается почти постоянным. b Коэффициенты изменения сопротивления и выходные напряжения ( ΔT = 50 ° C) разработанного DC-ThEG при различных циклах изгиба как в направлениях A – A ‘, так и в B – B’, которые были замечательно стабильны даже после 1000 изгибов. циклы. c Подобно другим традиционным ТЭГ, сопротивление этого DC-ТЭГ увеличивается с повышением температуры, но стоит отметить, что это увеличение является линейным и остается на относительно низком уровне с увеличением менее 1% на каждые 6 ° C. . d Воспроизводимость разработанного DC-ThEG была проверена 100-цикловым нагревом, который показал, что его сопротивление и выходная мощность остаются стабильными. Короче говоря, в качестве одного из наиболее важных факторов устойчивых источников питания для приложений носимой электроники были подтверждены надежность и повторяемость предлагаемого DC-ThEG.

Многофункциональный датчик

. новая структура двухцепочечных термоэлектрических ветвей, показанная на рис.2а, что позволяет использовать ТЭГ в качестве емкостного датчика, обеспечивая при этом плотность генерируемой электроэнергии. В этой работе мы использовали фиброин шелка, чтобы закрыть зазор между двумя термоэлектрическими ветвями, чтобы он служил функциональным компонентом для определения наличия воды в жидком состоянии в воздухе и температуры.

Фактически, вода с двумя состояниями (т.е. газовое и жидкое состояние) может сосуществовать в воздухе. Вода в газообразном состоянии в воздухе представляет собой водяной пар, в то время как вода в жидком состоянии в воздухе относится к взвешенным крошечным каплям, которые имеют баланс между гравитацией и плавучестью, т.е.э., туман. Обычные датчики влажности могут реагировать как на жидкую, так и на газообразную воду в воздухе; поэтому обычным датчикам влажности очень трудно судить о том, существуют ли в воздухе молекулы воды в жидком состоянии. Из-за различного поведения абсорбции фиброина шелка для воды в разном состоянии в воздухе (то есть в газообразном и жидком состояниях) предложенный DC-ThEG был продемонстрирован как датчик для обнаружения наличия воды в жидком состоянии в воздухе.

Рабочий механизм и измерения предлагаемого DC-ThEG для обнаружения воды в жидком состоянии в воздухе показаны на рис.5а – с. Когда фиброин шелка между двумя термоэлектрическими ветвями цепей поглощает молекулы воды, его диэлектрическая проницаемость увеличивается, что приводит к увеличению емкости DC-ThEG. Напротив, диэлектрическая проницаемость фиброина шелка снижается, когда фиброин шелка десорбирует молекулы воды, что приводит к уменьшению емкости DC-ThEG. Вышеупомянутый рабочий механизм в сочетании с различными характеристиками абсорбции фиброина шелка для воды в различных состояниях в воздухе (то есть в газообразном и жидком состояниях) позволяет разработанному DC-ThEG обнаруживать наличие воды в жидком состоянии в воздухе.В ходе эксперимента была построена испытательная установка для проверки этой характеристики изготовленного устройства, как показано на рис. 5а. Два контроллера влажности, основанные на разных принципах работы, были отдельно использованы для подачи молекул воды в газообразном и жидком состоянии для моделирования соответствующих условий воздуха, а измеритель LCR был применен для отслеживания изменения емкости предлагаемого DC-ThEG в реальном времени.

Рис. 5: Функциональный механизм обнаружения и измерения разработанного DC-ThEG.

a Когда фиброин шелка между двумя термоэлектрическими ветвями цепей поглощает молекулы воды, его диэлектрическая проницаемость увеличивается, что приводит к увеличению емкости DC-ThEG.Напротив, десорбция молекул воды из фиброина шелка приводит к уменьшению емкости устройства. Была построена испытательная установка для анализа поведения поглощения изготовленным устройством молекул воды в двух различных состояниях; Эта установка состоит из двух контроллеров влажности для подачи воды в жидком и газообразном состоянии, соответственно, и измерителя LCR для отслеживания изменения емкости в реальном времени. b Характеристики абсорбции фиброина шелка для воды в воздухе различного состояния (т.е., газовое и жидкое состояния). В этой функции оба переключателя K ₁ и K ₂ были выключены, как показано на принципиальной схеме на вставке. Изготовленное устройство показало резкое увеличение емкости с 15,9 пФ до 100,1 пФ, когда молекулы жидкой воды применялись в течение 10 с (черный цвет). После удаления молекул жидкой воды через 10 с емкость резко снизилась. Напротив, емкость изготовленного устройства не изменилась (красный цвет) после воздействия молекул газообразной воды в течение 10 с, за исключением только нормальных колебаний, как показано в ( c ). d Наблюдалась хорошая линейная зависимость между емкостью и температурой, что дает разумные доказательства, подтверждающие возможность использования разработанного DC-ThEG для измерения температуры

Когда переключатели K ₁ и K ₂ были выключены, DC-ThEG работал в режиме измерения на основе емкости, как показано на принципиальной схеме на вставке к рис. 5b. Результаты экспериментов, представленные на рис.5b точно подтверждают различия в поведении абсорбции фиброина шелка для воды с двумя состояниями в воздухе. В эксперименте от 0 до 10 с на устройство отдельно подавалась вода с двумя состояниями, чтобы наблюдать изменения емкости в соответствующих процессах поглощения. Через 10 с подачу подаваемой воды прекращали, и устройство переводили в нормальные воздушные условия для исследования процессов десорбции. Когда воду с двумя состояниями отдельно наносили на DC-ThEG, наблюдались явно разные характеристики емкостного отклика изготовленного устройства.Емкостная реакция устройства на воду в газообразном состоянии в воздухе, показанная красной кривой на рис. 5b, оставалась почти постоянной как в процессах абсорбции, так и в процессах десорбции. Из увеличенной формы кривой емкостного отклика, показанной на рис. 5с, наблюдались только нормальные флуктуации ~ 0,2 пФ до и после десятой секунды, что свидетельствует об отсутствии реакции изготовленного устройства на воду в газообразном состоянии в воздухе. Напротив, изготовленный DC-ThEG показал интенсивное увеличение емкости в ответ на воду в жидком состоянии, как показано черной кривой на рис.5б. Емкость DC-ThEG быстро увеличивалась с начального значения ~ 15,9 пФ до ~ 100,1 пФ в течение 10 с после того, как на него была подана вода в жидком состоянии, подаваемая контроллером влажности. Когда подача жидкой воды была прекращена и устройство было переведено в нормальные воздушные условия, емкость DC-ThEG быстро упала до 25 пФ в течение 2 с из-за большой разницы в концентрации молекул воды между устройством и воздушной средой и затем восстановился до исходного значения спустя ~ 8 с.Таким образом, было доказано, что разработанный DC-ThEG обладает способностью обнаруживать присутствие воды в жидком состоянии в воздухе на основе комбинации рис. 5a – c и приведенного выше анализа. Эта особенность также имеет хорошую повторяемость, что может быть доказано объединением рис. S3, S4 и соответствующий анализ в файле вспомогательной информации.

Кроме того, изменение температуры обычно вызывает изменение диэлектрической проницаемости диэлектрического материала, то есть увеличение или уменьшение, которое может быть линейным или нелинейным.Повышение температуры усилит молекулярное движение фиброина шелка, что приведет к увеличению диэлектрической проницаемости фиброина шелка ⁴⁵ . В этой работе мы также изучили влияние температуры на диэлектрическую проницаемость полученного нами фиброина шелка, наблюдая за изменением емкости устройства с температурой. В результате наблюдалась линейная зависимость между емкостью DC-ThEG и температурой, как показано на рис. 5d, который предоставляет убедительные доказательства, демонстрирующие возможность функционирования разработанного DC-ThEG в качестве датчика температуры.

Взаимодействие между сбором тепловой энергии и функциональным зондированием

В этой работе сбор тепловой энергии на основе термоэлектрического эффекта (т. Е. Эффект Зеебека) и многофункциональное зондирование на основе емкостного эффекта были объединены в одном устройстве; однако эти характеристики могут взаимодействовать из-за различий между условиями их работы, то есть разницы температур для выработки электроэнергии и влажного воздуха для функционального зондирования. Поэтому для систематического исследования взаимодействия между этими характеристиками была проведена серия экспериментальных сравнений, как показано на рис.6 и 7. Влияние покрытия из фиброина шелка на выходную термоэлектрическую мощность предлагаемого DC-ThEG было изучено путем тестирования того же устройства до и после закрытия промежутка между двумя термоэлектрическими ветвями цепи фиброином шелка, как показано на рис. 6а. Напряжение холостого хода устройства после закрытия промежутка пленкой из фиброина шелка незначительно снижалось только в случаях большой разницы температур, например, ΔT > 25 ° C. Другими словами, в случае ношения покрытие из фиброина шелка практически не влияло на термоэлектрические характеристики устройства.Кроме того, мы поместили устройство в атмосферную среду, среду, заполненную молекулами воды в газообразном состоянии, и среду, заполненную молекулами воды в жидком состоянии, и протестировали соответствующие выходные напряжения, чтобы исследовать влияние молекул воды с двумя состояниями на выходной сигнал. производительность устройства. Как показано на рис. 6b, независимо от того, работал ли изготовленный DC-ThEG в среде, заполненной молекулами воды в газообразном состоянии или в среде, заполненной молекулами воды в жидком состоянии, падение напряжения холостого хода устройства было незначительным. наблюдается только в случаях больших температурных перепадов, таких как ΔT > 30 ° C, что указывает на устойчивость разработанного DC-ThEG к влаге при выработке тепловой энергии, особенно в случае износа.

Рис. 6: Исследование влияния интеграции функциональных датчиков на термоэлектрические выходные характеристики предлагаемого DC-ThEG.

a Сравнение выходных характеристик устройства до и после закрытия промежутка между двумя термоэлектрическими ветвными цепями фиброином шелка. Незначительное снижение напряжения холостого хода устройства происходило после закрытия промежутка фиброином шелка только в случаях больших температурных перепадов (т.е. ΔT > 25 ° C). b Сравнение выходных характеристик устройства в атмосферной среде, среде, заполненной молекулами воды в газообразном состоянии, и среде, заполненной молекулами воды в жидком состоянии. В трех средах напряжения холостого хода устройства имели небольшие различия только в случаях большой разницы температур (т. Е. ΔT > 30 ° C). Таким образом, предлагаемый DC-ThEG при ношении обладает хорошей устойчивостью к молекулам воды в различных состояниях.

Рис.7: Исследование влияния температуры, применяемой для термоэлектрической генерации, на функциональное восприятие обнаружения существования молекул воды в жидком состоянии в воздухе.

a Реакция разработанного DC-ThEG на поступающие молекулы воды в жидком состоянии при различных температурах. От (i) до (v) DC-ThEG демонстрировал явно ослабленную емкостную характеристику при повышении температуры. При 40 ° C только небольшое изменение емкости наблюдалось в b увеличенном изображении емкостного отклика, а при 45 ° C в разработанном DC-ThEG не наблюдалось явных изменений емкости, за исключением нормальных флуктуаций в ответ на воздействие жидкости. состояние молекул воды, которые можно увидеть в c увеличенном виде формы волны отклика емкости

Кроме того, влияние температуры на функциональное восприятие было изучено путем наблюдения за поведением отклика емкости DC-ThEG для подаваемого жидкого состояния молекулы воды при различных температурах устройства, как показано на рис.7. Судя по осциллограммам емкостного отклика, показанным на фиг. 7a, отклик предлагаемого DC-ThEG на поданные молекулы воды в жидком состоянии постепенно ослабевает по мере увеличения температуры устройства. Когда температура устройства достигла 40 ° C, соответствующая емкостная характеристика показала лишь небольшое увеличение с 20,4 пФ до 21,6 пФ в течение 10 с после того, как в устройство была подана вода в жидком состоянии, подаваемая контроллером влажности, и емкость устройство оставалось почти стабильным, когда температура устройства достигла 45 ° C, что можно наблюдать на увеличенных кривых отклика емкости, показанных на рис.7б, в соответственно. Следовательно, характеристика изготовленного DC-ThEG, заключающаяся в обнаружении наличия воды в жидком состоянии в воздухе, была чувствительной к температуре. К счастью, температура поверхности кожи человека и температура окружающей среды обычно не выше 40 ° C; поэтому в условиях ношения разработанный DC-ThEG обладает чувствительной емкостной реакцией на воду в жидком состоянии в воздухе, что позволяет ему служить в качестве детектора воды в жидком состоянии в воздухе.

Следует отметить, что как сбор тепловой энергии, так и измерение температуры основаны на изменениях температуры; следовательно, между ними нет взаимного влияния.Другими словами, в случае износа функции выработки тепловой энергии и измерения для обнаружения воды в жидком состоянии и определения температуры могут сосуществовать в рабочих условиях друг друга.

Зарядные свойства DC-ThEG

Ожидается, что как экологически чистая энергетическая технология, ThEG будут использоваться для преобразования тепла промышленных отходов и тепла человеческого тела в электрическую энергию; таким образом, они считаются решением проблемы энергетического кризиса и энергетического загрязнения. Одним из основных параметров оценки производительности ThEG является возможность зарядки.В этой работе для двух сценариев применения: высокотемпературных сред и условий износа мы протестировали зарядные свойства предлагаемого DC-ThEG, как показано на рис. 8. Для высокотемпературных сред мы взяли ΔT = 50 °. C в качестве примера и проверил зарядную способность предлагаемого DC-ThEG путем зарядки конденсатора емкостью 2200 мкФ и двадцати двух параллельных конденсаторов емкостью 2200 мкФ. Как показано на рис. 8а, время зарядки конденсатора и двадцати двух параллельных конденсаторов, которые необходимо заряжать от 0 до ~ 150 мВ, составляло 19.6 с и 369,0 с соответственно. Стоит отметить, что двадцать два конденсатора по 2200 мкФ были подключены к последовательно-параллельной схеме переключения, а затем к DC-ThEG. Принципиальная схема последовательно-параллельной коммутационной схемы показана на рис. S5 в файле вспомогательной информации. После того, как двадцать два параллельных конденсатора были заряжены до 150 мВ, мы отключили параллельные переключатели и включили последовательные переключатели; таким образом, было достигнуто выходное напряжение 3,3 В, как показано на вставке к рис. 8a. Это 3.Выход 3 В может питать большинство коммерческих электронных устройств, показывая потенциальную применимость предлагаемого DC-ThEG. Кроме того, для дальнейшей оценки зарядной способности DC-ThEG было выбрано несколько других конденсаторов с разными значениями емкости для зарядки от DC-ThEG, то есть 100 мкФ, 220 мкФ, 470 мкФ и 1000 мкФ, как показано. на рис. S6 в файле вспомогательной информации. Потребовалось всего 11,9 с для двадцати двух параллельных конденсаторов емкостью 100 мкФ, чтобы зарядить от 0 до 150 мВ, что подтверждает отличные возможности зарядки предлагаемого DC-ThEG.Кроме того, чтобы показать реальное влияние на устойчивое снабжение носимой энергией, 4 DC-ThEG были подключены последовательно и надеты на руку человека для преобразования тепла человеческого тела в электричество для зарядки двадцати двух параллельных конденсаторов по 1000 мкФ, как показано на рис. 8б, в. Чтобы зарядить двадцать два параллельных конденсатора по 1000 мкФ до 55 мВ, как показано на рис. 8d, потребовалось 860,5 с, а выходное напряжение более 1,2 В было получено с помощью последовательно-параллельной коммутационной схемы, которая может питать некоторые маломощные устройства. электронные устройства потребления, такие как коммерческий калькулятор, показанный на рис.8e. Соответствующие процессы зарядки конденсаторов и питания вычислителя показаны в дополнительном видео S1. Стоит отметить, что с одной стороны устройств была прикреплена высококремнеземная ткань толщиной 1 мм, служащая теплоизоляционным слоем для обеспечения разницы температур. Таким образом, приведенные выше экспериментальные результаты в сочетании с результатами, показанными на рис. 5, показывают, что предлагаемый DC-ThEG будет иметь широкий спектр применений в обозримом будущем.

Фиг.8: Было продемонстрировано, что предложенный DC-ThEG обладает отличной способностью к зарядке и успешно питает портативную электронику.

a Время зарядки конденсатора 2200 мкФ и двадцати двух параллельных конденсаторов 2200 мкФ от 0 до 150 мВ составило 19,6 с и 369,0 с, соответственно. (вставка) Посредством последовательно-параллельной схемы переключения был получен выходной сигнал 3,3 В, который обычно используется для управления электронными устройствами с низким энергопотреблением, такими как носимая электроника. b — e Изготовленные DC-ThEG носили на руке для сбора тепла человеческого тела для зарядки двадцати двух параллельных конденсаторов по 1000 мкФ до 55 мВ в 860.5 с, а затем был успешно выведен коммерческий калькулятор

Рынок термоэлектрических генераторов стоимостью 635 миллионов долларов к 2026 году

ЧИКАГО, 11 августа 2021 г. / PRNewswire / — Согласно новому отчету об исследовании рынка « Рынок термоэлектрических генераторов по областям применения (рекуперация отходящего тепла, сбор энергии, прямое производство электроэнергии, когенерация), температура (<80 ° C , 80-500c,> 500c) Мощность, Тип, Материал, Вертикаль, Компонент, Регион — Глобальный прогноз до 2026 г. », опубликованный MarketsandMarkets ™, по прогнозам, общий рынок термоэлектрических генераторов вырастет с 406 миллионов долларов США в 2021 году до 635 долларов США. млн к 2026 году при среднегодовом темпе роста 9.4% с 2021 по 2026 год. По оценкам, на Северную Америку будет приходиться самая большая доля рынка термоэлектрических генераторов с 2021 по 2026 год.

Спросите брошюру в формате PDF: https://www.marketsandmarkets.com/pdfdownloadNew.asp?id=91553904

Термоэлектрические генераторы и термоэлектрические материалы, которые ранее использовались в основном в нишевых приложениях, теперь становятся все более популярными с появлением более широких автомобильных приложений и попытками использовать технологии рекуперации отходящего тепла.Термоэлектрические генераторы не только очень надежны и долговечны, но и экологически безопасны, поскольку не содержат химических продуктов. Эти причины еще больше увеличивают их спрос.

Возникновение пандемии COVID-19 — это беспрецедентная глобальная чрезвычайная ситуация в области общественного здравоохранения, которая нарушила почти все отрасли, и ожидается, что долгосрочные последствия окажутся и на рынке термоэлектрических модулей. Это в первую очередь связано с сокращением объемов применения в аэрокосмической, промышленной и автомобильной промышленности.Первоначально в 2020 году выручка от потребительской электроники снизилась, и она все еще отстает из-за активных случаев COVID-19 даже в 2021 году. В телекоммуникационном и медицинском сегментах также наблюдался небольшой спад из-за полной блокировки после удаленной связи, хранения лекарств / вакцин и Транспортные и фармацевтические исследования получили большее значение во время пандемии. Это привело к снижению роста рынка термоэлектрических генераторов.

«По мощности подсегмент маломощного (<10 Вт) рынка ТЭГ будет иметь самый высокий CAGR в течение прогнозируемого периода»

В зависимости от мощности рынок термоэлектрических генераторов делится на маломощные (<10 Вт), средней мощности (10-1 кВт) и высокой мощности (> 1 кВт).Мощность, производимая термоэлектрическими генераторами, сильно зависит от температуры, приложенной к их пластинам. Прогнозируется, что сегмент рынка термоэлектрических генераторов малой мощности (<10 Вт) будет расти с максимальным среднегодовым темпом роста в течение прогнозируемого периода. Более широкое использование носимых устройств и портативных бытовых электронных устройств является основным драйвером роста сегмента маломощных

«По типу одноступенчатый сегмент, по оценкам, будет лидером на рынке ТЭГ»

По типу, с учетом потока и процесса теплопередачи источника тепла вместе с источником холода, ТЭГ подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые.Одноступенчатый сегмент занимал основную долю мирового рынка ТЭГ в 2020 году, а многоступенчатый сегмент будет иметь самый высокий среднегодовой темп роста в течение прогнозируемого периода.

«По температуре в низкотемпературном сегменте прогнозируется самый высокий CAGR в течение прогнозируемого периода»

В зависимости от температуры рынок термоэлектрических генераторов делится на низкотемпературные (<80 ° C), среднетемпературные (80 ° -500 ° C) и высокотемпературные (> 500 ° C). Эти диапазоны температур зависят от области применения термоэлектрических генераторов.Согласно прогнозам, в низком (<80 ° C) сегменте рынка термоэлектрических генераторов (ТЭГ) будет зафиксирован самый высокий среднегодовой темп роста 11,2% в течение прогнозируемого периода. Строгие законы по сокращению выбросов CO2 привели к все более широкому применению термоэлектрических генераторов.

«По материалам, на сегмент теллурида висмута, по оценкам, будет приходиться самая большая доля рынка ТЭГ в течение прогнозируемого периода»

В зависимости от материала рынок термоэлектрических генераторов делится на теллурид висмута, теллурид свинца и другие.Выбор термоэлектрического материала зависит от диапазона температур, в котором этот материал используется. В настоящее время теллурид висмута является наиболее широко используемым материалом, поскольку он имеет наивысшую добротность и демонстрирует высокие характеристики во всех областях применения. По прогнозам, сегмент рынка термоэлектрических генераторов (ТЭГ) из теллурида висмута покажет самый высокий среднегодовой темп роста в течение прогнозируемого периода.

«По компонентам, сегмент термоэлектрического модуля, согласно прогнозам, будет регистрировать самый высокий CAGR в течение прогнозируемого периода»

Рынок термоэлектрических генераторов по компонентам делится на источники тепла, термоэлектрические модули, холодную сторону и электрическую нагрузку.Эти компоненты изготовлены из таких материалов, как теллурид висмута, теллурид свинца и другие, для лучшей теплопроводности. Прогнозируется, что сегмент термоэлектрических модулей будет иметь самый высокий среднегодовой темп роста в течение прогнозируемого периода. Растущее использование эффективных материалов для производства термоэлектрических модулей увеличивает спрос.

Подробный анализ содержания « Рынок термоэлектрических генераторов »
273 — Таблицы
52 — Рисунки
257 — Страницы

Запрос перед покупкой: https: // www.marketandmarkets.com/Enquiry_Before_BuyingNew.asp?id=91553904

«По вертикали, на промышленный сегмент, по оценкам, будет приходиться самая большая рыночная доля рынка ТЭГ в течение прогнозного периода»

По вертикали рынок термоэлектрических генераторов подразделяется на автомобильный, аэрокосмический и оборонный, морской, промышленный, потребительский, медицинский, нефтегазовый, горнодобывающий и телекоммуникационный. Прогнозируется, что в промышленном сегменте будет зафиксирован самый высокий рост в течение прогнозируемого периода благодаря внедрению ТЭГ в плавильных и доменных печах, а также в других областях химической обработки.

«Согласно заявке, сегмент утилизации отходящего тепла, согласно прогнозам, будет регистрировать самый высокий среднегодовой темп роста в течение прогнозируемого периода»

В зависимости от области применения рынок термоэлектрических генераторов подразделяется на сбор энергии, рекуперацию отходящего тепла, прямое производство электроэнергии и когенерацию. Ожидается, что приложение для рекуперации отходящего тепла будет лидером на рынке ТЭГ в течение прогнозируемого периода, что обусловлено растущей тенденцией электрификации автомобилей. Эта тенденция будет способствовать увеличению спроса на ТЭГ, которые производят электроэнергию из отработанного тепла автомобилей.

«В Европе прогнозируется самый высокий среднегодовой темп роста в течение прогнозируемого периода».

По оценкам, на европейский регион будет приходиться самый высокий среднегодовой темп роста рынка термоэлектрических генераторов в 2021 году. В рамках этого анализа регионального рынка рассматриваются Великобритания, Франция, Германия, Италия, Швеция, Испания, Россия и остальные страны Европы. Все более строгие правила, касающиеся выбросов CO2 от транспортных средств, являются одним из основных факторов, стимулирующих рынок ТЭГ в Европе.ЕС — крупнейший в мире регион, использующий возобновляемые источники энергии. По данным Евростата, примерно 26% электроэнергии ЕС, 17% сектора отопления и охлаждения ЕС, а также 6% транспортной энергии ЕС получают из возобновляемых источников энергии. Европа вкладывает значительные средства в возобновляемые источники энергии в связи с ростом ее использования в энергетическом секторе и растущим спросом на возобновляемую электрическую энергию в различных отраслях промышленности. Ожидается, что это, в свою очередь, повысит спрос на термоэлектрические генераторы в регионе.

Победителями рынка ТЭГ являются Gentherm, Inc (США), II-VI Incorporated (США), Ferrotec Corporation (Япония), Laird Thermal System (Великобритания), Komatsu Ltd. (Япония) и TEC Microsystems (Германия). Эти ключевые игроки предлагают беспилотные летательные аппараты, подходящие для различных секторов, и имеют хорошо оборудованные и сильные дистрибьюторские сети в Северной Америке, Европе, Азиатско-Тихоокеанском регионе и остальном мире (ПЗ).

Связанные отчеты:

Рынок авиационных теплообменников по применению (система экологического контроля и система двигателя), типу (пластинчатое ребро, плоская труба), поставщику (OEM, вторичный рынок), платформе (самолет с неподвижным крылом, самолет с поворотным крылом и БПЛА) и Регион — Глобальный прогноз до 2026 г.

Рынок систем сбора энергии с анализом воздействия COVID-19 по системам конечного использования, технологиям, компонентам (датчики, интегральные схемы управления питанием и вторичные батареи), применению и регионам — Глобальный прогноз до 2026 года

О компании MarketsandMarkets ™

MarketsandMarkets ™ обеспечивает количественное исследование B2B 30 000 быстрорастущих нишевых возможностей / угроз, которые повлияют на от 70% до 80% доходов мировых компаний.В настоящее время обслуживает 7500 клиентов по всему миру, включая 80% компаний из списка Fortune 1000 в качестве клиентов. Почти 75 000 руководителей высшего звена в восьми отраслях по всему миру обращаются к MarketsandMarkets ™, чтобы решить проблемы, связанные с решениями о доходах.

Наши 850 штатных аналитиков и представители малого и среднего бизнеса в MarketsandMarkets ™ отслеживают глобальные быстрорастущие рынки в соответствии с «моделью участия в росте — GEM». GEM направлен на проактивное сотрудничество с клиентами для выявления новых возможностей, выявления наиболее важных клиентов, написания стратегий «Атакуй, избегай и защищайся», определения источников дополнительных доходов как для компании, так и для ее конкурентов.В настоящее время MarketsandMarkets ™ ежегодно предлагает 1500 MicroQuadrant (позиционирование ведущих игроков среди лидеров, развивающихся компаний, новаторов, стратегических игроков) в быстрорастущих развивающихся сегментах. MarketsandMarkets ™ намерен в этом году принести пользу более чем 10 000 компаний для планирования их доходов и помочь им вывести на рынок свои инновации / инновации на раннем этапе, предоставив им опережающие исследования.

MarketsandMarkets — это флагманская платформа конкурентной аналитики и маркетинговых исследований, «Магазин знаний», который объединяет более 200 000 рынков и целые цепочки создания стоимости для более глубокого понимания неудовлетворенных идей, а также определения размеров рынка и прогнозов нишевых рынков.

Контактное лицо:
Г-н Аашиш Мехра
MarketsandMarkets ™ INC.
630 Dundee Road
Suite 430
Northbrook, IL 60062
США: + 1-888-600-6441
Электронная почта: [электронная почта защищена]
Research Insight: https : //www.marketsandmarkets.com/ResearchInsight/thermoelectric-generators-market.asp
Посетите наш веб-сайт: https://www.marketsandmarkets.com
Источник контента: https://www.marketsandmarkets.com/PressReleases/thermoelectric -generators.asp

ИСТОЧНИКИ MarketsandMarkets

Микро термоэлектрический генератор

---

Микротермоэлектрический генератор Thermo Life, разрабатываемый в г. Thermo Life Energy Corp.обладает уникальной способностью развивать маленькие но полезные уровни мощности из-за разницы температур всего 5 ° C. В то время как возможности применения практически безграничны, Thermo Life Energy был приобретен Applied Digital (NASDAQ: ADSX) в рамках стратегия развития возможности сбора энергии для беспроводных устройства, в частности датчики, основанные на спецификации ZigBee, в соответствии с Марку Поулшоку, президенту Thermo Life Energy Corp.

Д-р Инго Старк, технический директор Thermo Life Energy и изобретатель Thermo Срок службы термоэлектрического генератора малой мощности, пояснил, что устройство работает на эффекте Зеебека, используемом другими термоэлектрическими генераторами, например, термобатареи, для выработки электроэнергии из разницы в температура.Однако Thermo Life реализован как 5074 спаи термопар, соединенные электрически последовательно в пределах одного дискообразный пакет диаметром примерно половину пенни и примерно такая же толщина. Таким образом, рабочее напряжение может быть значительно ниже. перепады температур. Абсолютные значения температуры также ниже, позволяя, например, работать между источником 25C и источником 30C.

Импеданс Тевенина новейшего блока Thermo Life составляет приблизительно 86 кОм, и устройство может управлять током 36 мкА при 3.1 V в соответствующую нагрузку, когда разница между приложенными температура всего 5С. Это дает 111 мкВт электроэнергии для этого. состояние.

Согласно Старку, поскольку термоэлектрическое напряжение для устройства пропорциональна разнице температур, а мощность сопротивление остается относительно постоянным при более низких температурах, доступная мощность увеличивается пропорционально квадрату разницы температур. Однако Thermo Life не предназначен для использования в качестве основного источника энергии. компонент, который будет конкурировать с более зрелыми продуктами, такими как батареи или солнечные элементы, хотя и новинки, такие как термоэлектрические наручные часы, конечно, возможно.

Скорее, как утверждает Поулшок, основная цель разработки Thermo Life обеспечивает сбор энергии для приложений с низким энергопотреблением. где другие технологии окажутся неадекватными или невозможными. Потому что спецификация ZigBee потребует малой мощности (работает до нескольких лет на обычных батареях) и низкой стоимости (возможная спецификация 3,00 долл. США за полное решение) по дизайну и готово к повсеместной адаптации, будет самым привлекательным приложением для Thermo Life. технология.

Поставка нового устройства Thermo Life для продвижения клиентов ожидается позже в этом году или в начале 2007 года. Производственные соглашения для общее массовое производство находится в стадии разработки. Спецификация ZigBee доступно для скачивания в соответствии с условиями пользовательского соглашения по адресу www.ZigBee.org.

Для получения дополнительной информации о Thermo Life и ее физике, посетите веб-сайт Thermo Life Energy (www.poweredbythermolife.com).

Общая конструкция термоэлектрического генератора (ТЭГ).

Контекст 1

… термоэлектрический генератор состоит из N пар полупроводников p и n, соединенных последовательно и термически параллельно, как показано на рисунке 1. Одной из основных характеристик ТЭГ является отсутствие движущихся элементов. частей, что делает его очень надежным и желательным для высоконадежных систем сбора энергии [9,10]. …

Контекст 2

… TH, TC — это соответственно внешние температуры горячей и холодной сторон модуля ТЭГ, TH и TC — горячая и холодная температуры, «видимые» ТЭГ (см. Рисунок 1).Однако в более точной модели необходимо учитывать реальное тепловое сопротивление внутреннего контакта θ c между полупроводниковыми элементами p и n и их металлическими контактами. …

Контекст 3

… независимо от значений ∆T или Q H, используемых в моделировании, предлагаемые электрические схемы остаются в силе. На рисунке 10 показано изменение электрической мощности, передаваемой на нагрузку схемой замещения ТЭГ в режиме постоянного градиента температуры в динамических рабочих условиях.Электрическая мощность, подаваемая на нагрузку, представлена ​​в зависимости от тока нагрузки I для различных значений температурного градиента ∆T (от 10 • C до 90 • C) для модуля ТЭГ с параметрами, показанными в таблице 1. …

Контекст 4

… кривые получены с использованием электрической модели, представленной в предыдущем разделе, где для каждого температурного градиента снова вычисляются значения параметров электрической цепи, источника напряжения V eq и сопротивления R eq.Из рисунка 10 видно, что электрическая мощность, подаваемая на нагрузку, увеличивается с увеличением градиента температуры, что является ожидаемым результатом. Кроме того, на рисунке 11 показано изменение этой мощности в режиме постоянного теплового потока также в динамических рабочих условиях. …

Контекст 5

… На рисунке 10 видно, что электрическая мощность, подаваемая на нагрузку, увеличивается с увеличением градиента температуры, что является ожидаемым результатом. Кроме того, на рисунке 11 показано изменение этой мощности в режиме постоянного теплового потока также в динамических рабочих условиях.Электрическая мощность, подаваемая на нагрузку, также представлена ​​в зависимости от тока нагрузки I для различных значений теплового потока QH (от 10 Вт до 90 Вт) для ТЭГ с параметрами, приведенными в таблице 1. …

Контекст 6

… электрическая мощность, подаваемая на нагрузку, также представлена ​​в зависимости от тока нагрузки I для различных значений теплового потока QH (от 10 Вт до 90 Вт) для ТЭГ с параметрами, приведенными в таблице 1. Эти кривые аналогичны представленным на рисунке 10. Даже в случае режима теплового потока можно видеть, что выходная электрическая мощность P, передаваемая на нагрузку, увеличивается с тепловым потоком QH, подаваемым на ТЭГ….

Контекст 7

… в случае режима теплового потока видно, что выходная электрическая мощность P, подаваемая на нагрузку, увеличивается с тепловым потоком Q H, подаваемым на ТЭГ. Для всех кривых, представленных на рисунках 10 и 11, наблюдаемая ошибка по сравнению с аналитической моделью составляет менее 1%. …

Энергетические системы | Энергетические и тепловые системы — НАСА RPS: Radioisotope Power Systems

Марсоход Curiosity сделал этот автопортрет, на котором в центре изображен его радиоизотопный термоэлектрический генератор (RTG).

Наследие исследований

Радиоизотопные термоэлектрические генераторы или РИТЭГи обеспечивают электроэнергией космические корабли, преобразуя тепло, выделяемое при распаде топлива плутония-238 (Pu-238), в электричество с помощью устройств, называемых термопарами. Поскольку в них нет движущихся частей, которые могут выйти из строя или изнашиваться, РИТЭГи исторически считались высоконадежным источником питания. Термопары использовались в РИТЭГах в общей сложности более 300 лет, и ни одна термопара никогда не прекращала выработку энергии.

Термопары часто используются в предметах повседневного обихода, которые должны контролировать или регулировать их температуру, например, в кондиционерах, холодильниках и медицинских термометрах. Принцип термопары состоит из двух пластин, каждая из которых изготовлена ​​из разного металла, проводящего электричество. Соединение этих двух пластин с образованием замкнутой электрической цепи при поддержании двух переходов при разных температурах дает электрический ток. Каждая из этих пар спаев образует индивидуальную термопару. В РИТЭГе радиоизотопное топливо нагревает один из этих переходов, в то время как другой переход остается ненагретым и охлаждается космической средой или планетарной атмосферой.

Многофункциональный радиоизотопный термоэлектрический генератор Помеченный раздельный вид, показывающий основные компоненты MMRTG или многоцелевого радиоизотопного термоэлектрического генератора. Изображение предоставлено НАСА.

Текущая модель RTG — многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор или MMRTG . Он основан на типе РИТЭГов, которые ранее использовались на двух спускаемых аппаратах «Викинг» и космических кораблях «Пионер 10» и «Пионер-11» (РИТЭГ SNAP-19).