Генератор пельтье своими руками: Термоэлектрический генератор своими руками. Генератор на элементах Пельтье.

Содержание

Термогенератор Пельтье своими руками — Живой Журнал — ЖЖ

В продолжение темы о самодельных девайсах. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html
На этот раз речь пойдёт о темрогенераторе на элементах Пельтье.

Элементы Пельтье это такие небольшие (обычно 4х4 см.) штуковины, состоящие из керамических пластин и биметалла между ними, посредством которого при нагревании одной стороны и охлаждении другой – вырабатывается электрический ток. Или наоборот, подавая ток, нагреваем одну сторону и охлаждаем другую. Данное свойство элементов Пельтье используют при изготовлении переносных холодильников, но меня в первую очередь больше интересует генераторная способность этих устройств.

Действительно, очень удобно. Нагреваешь одну сторону элемента, охлаждаешь другую – и получаешь достаточный ток и напряжение для зарядки, например, сотового или прочих электронных девайсов. А у меня вообще с электричеством напряг, часто не бывает, так что такая штука мне жизненно необходима. Нет, конечно, частично, проблему нехватки электричества могут решить солнечные батареи. Это, на данном этапе, я вообще считаю один из лучших источников альтернативной энергетики. Поэтому у меня есть и солнечная батарея (о которой расскажу позже), небольшой, но достаточной для меня мощности. Выдаёт она где-то 1 – 1,5 ампера при напряжении от 5 до 15 вольт.

Но солнце есть не всегда, поэтому термогенератор оказался нужнее. Да и вне цивилизации он необходим, а также выживальщики, я думаю, такими вещами интересуются.

Для создания термогенератора подойдут не всякие элементы Пельтье, а лишь те, которые держат температуру 300-400 градусов. Конечно, можно изготовить генератор и из обычных элементов, тех, что применяют в холодильниках, но лишь в порядке эксперимента. Ибо, чуть только перегреете – и элемент выйдет из строя. Приобрести высокотемпературные элементы можно у американцев или у китайцев. (Небольшое отступление про китайцев: читая мой блог, может сложиться неверное представлениея, что я плохо отношусь к Китаю или китайцам. Совсем наоборот, Китаем я восхищаюсь, что не мешает мне считать, что это самый вероятный наш противник. Опять же, немцы тоже когда-то были нашим врагом, да и французы, да и кто только не был. И что с того? Будет война – будем ненавидеть, но пока мир – мы друзья. Тем более, что всё в конце концов закончится, как ранее в случае с другими нациями. И таки станут, после всех войн, русские и китайцы – братьями навек. Аминь.)
Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

источник http://www.youtube.com/watch?v=onVj37r0F_4

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Про этот преобразователь я уже писал. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками

Современное пользовательское электрооборудование нуждается в постоянной подкачке электричества, источники которого не всегда имеются «под рукой» (в длительном пешем путешествии, например). С этой точки зрения, традиционные автомобильные аккумуляторы (АКБ) очень тяжелы для переноски и не годятся для классических походных условий. Их может заменить такое удобное в эксплуатации и транспортировке устройство, как термоэлектрический генератор своими руками изготовленный из подсобных элементов (общий вид ТЭГ приведён на фото ниже).

Общий вид ТЭГ

Несмотря на свои внушительные размеры, этот агрегат имеет малый вес и может быть разборным, то есть вполне подходит для транспортировки во время похода. Ознакомимся с принципом работы термоэлектрического генератора более детально.

Эффект Пельтье, его обратимость

Изготовление автономных термических генераторов электричества стало возможным благодаря открытию известного из курса физики эффекта Пельтье, состоящего в следующем.

Оказывается, что разнородные по структуре проводники при протекании через зону их спайки электрического тока обнаруживают интересное свойство, состоящее в появлении разницы температур между их пограничными точками.

На основании этого открытия был разработан специальный элемент «Пельтье», состоящий их двух разнесённых на некоторое расстояние пластин из керамики с помещённой между ними биметаллической прокладкой. При пропускании через такие системы электрических зарядов одна из этих обкладок нагревается, а другая, напротив, – охлаждается, что в принципе позволяет делать на их основе холодильные установки.

Важно! При изменении направления тока через стык проводников (при прямом эффекте) меняется вектор градации температуры на стыках.

На размещённом ниже рисунке изображены модули различного типа и размера, чаще всего применяемые в технических изделиях этого класса.

Разнообразие модулей «Пельтье»

Как и многие другие электродинамические явления, этот эффект является полностью обратимым. Последнее означает, что при нагревании одной стороны пластин Пельтье и охлаждении другой на стыке между ними появится ЭДС, а через контактную зону и подключённую нагрузку потечёт небольшой ток (эффект Зеебека).

По этому принципу и функционирует рассматриваемый в этом обзоре генератор на элементах Пельтье, который вполне может работать на открытом воздухе (на рыбалке или в походе, например).

При проявлении эффекта Зеебека наблюдается та же зависимость от полярности происходящих изменений, а именно: если менять охлаждаемый и нагреваемый стыки местами, будет меняться и направление тока во всей системе. Таким образом, обратный элемент Пельтье как генератор электроэнергии представляет собой достаточно универсальное устройство, имеющее возможность регулировки величины и направления получаемой ЭДС.

Физическое объяснение

Причина возникновения разницы температур (в случае эффекта Пельтье) заключается в энергетике контактных зон, образующихся в местах стыка двух разнородных веществ (висмута и сурьмы, например). Особенности этих образований могут быть представлены следующим образом:

  • Из-за различной концентрации положительных и отрицательных зарядов в границах полярных зон (в центре размещается одно вещество, по краям – другое) между ними образуются собственные разнонаправленные электрические поля;
  • При протекании тока через контакт, в котором направление внешней и внутренней ЭДС совпадают, на поддержание перемещения электронов (на совершение работы в поле той же полярности) будет расходоваться внутренняя энергия вещества. Из основ физики известно, что такое явление соответствует остыванию материала в этом месте;
  • Соответственно этому, во второй контактной зоне, где направление приложенной ЭДС противоположно внутреннему полю, электроны будут тормозиться, и внешнему источнику придётся затрачивать дополнительную энергию по их перемещению. Согласно тем же физическим законам, указанный эффект соответствует забору энергии или нагреву материала в точке стыковки (смотрите фото ниже).

Пограничные явления в зонах Пельтье

Обратите внимание! Напряжённости таких полевых образований максимальны на пограничных участках двух неоднородных сред (полупроводников разной проводимости, например), вследствие чего здесь этот эффект проявляется с особой силой.

Среди работающих по этому принципу устройств наиболее известны термические модули (ТЭМ), состоящие из разных типов полупроводников с размещённой между ними медной токопроводящей прокладкой.

Особенности функционирования ТЭМ

Принцип действия и конструкция

При рассмотрении особенностей функционирования ТЭМ, работающих по тому же принципу, что генератор Пельтье, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

  • В одном таком элементе имеется четыре перехода, которые образуются в пограничных зонах между краями металлической прокладки и двумя разнородными полупроводниковыми пластинами;
  • При образовании замкнутой цепочки поток электронов перемещается по направлению от минуса источника питания к его плюсу, проходя через каждый переход;
  • На границе первого по порядку барьера (полупроводник p-типа – медь) разогнанные во внешнем поле электроны переходят в состояние с меньшими энергиями разгона, вследствие чего происходит тепловыделение;
  • На следующем переходе наблюдается поглощение энергии (то есть охлаждение материала), что объясняется её расходом на работу по перемещению из зоны проводимости типа «p»;
  • На третьем пограничном переходе они попадают в зону полупроводника «n» со значительно большей, чем в прокладке из металла энергией, из-за чего здесь наблюдается её поглощение. Это приводит к охлаждению материала полупроводника на границе данного стыкового образования;
  • В последнем переходе вследствие попадания электронов в зону с меньшими энергиями наблюдается обратный процесс, связанный с тепловыделением.

Поскольку каждый из рассмотренных барьеров в границах ТЭМ располагается в разных плоскостях, такая конструкция с одной из сторон будет иметь более низкую температуру, а с другой – более высокую. На их основе создаются недорогие и лёгкие термогенераторы.

Дополнительная информация. В большинстве промышленных образцов ТЭМ функцию полупроводников выполняют соединения кремния и висмута.

В готовом к практическому использованию элементе содержится большое количество рассмотренных ранее переходов, что позволяет получать вполне ощутимые по величине температурные перепады. Используя обратный эффект (охлаждая одну из его сторон и нагревая другую) удаётся получить электрогенератор, энергии от которого будет хватать для зарядки мобильного телефона, например.

Достоинства и недостатки

К преимуществам модулей типа ТЭМ, используемых в режимах охлаждения и нагрева, можно отнести их универсальность, небольшие габариты и лёгкость, что особо важно в походных условиях.

Их существенным недостатком является высокая стоимость, сравнительно низкий КПД (всего 2-3%), а также необходимость в стороннем источнике, позволяющем получить требуемый перепад температур.

Обратите внимание!

Все перечисленные достоинства и недостатки относятся и к элементам ТЭМ, используемым как термоэлектрогенератор (смотрите рисунок ниже).

Модуль ТЭМ

Несмотря на присущие им недостатки, все эти изделия довольно часто применяются в различных сферах, где уровень энергозатрат не имеет решающего значения.

Самостоятельное изготовление

Комплект необходимых деталей

Перед тем, как собрать ТЭГ Пельтье своими руками, обязательно нужно учесть следующие важные моменты:

  • Для получения электричества за счёт разницы температур подходят далеко не все представленные ранее модули ТЭМ, а лишь те из них, что рассчитаны на нагрев до 300-4000 градусов;
  • Определенный запас по температуре гарантирует, что преобразовательные пластины не выйдут из строя при случайном перегреве рабочих контактов;
  • Из всего многообразия представленных изделий предпочтение следует отдать элементам типа ТЕС1-12712, изготавливаемых в виде квадратов с разными размерами сторон: от 40 до 60 мм (смотрите рисунок ниже).

Термоэлементы типа TEC

Дополнительная информация. Для сборки устройства, рассчитанного на минимум потребляемой мощности, вполне может хватить одного элемента с максимальным размером.

Помимо этого, для изготовления генератора потребуется электронный преобразователь, позволяющий поддерживать выходное напряжение на уровне 5 Вольт. Необходимость в этой схеме объясняется тем, что генерируемая системой ЭДС непостоянна, так как разность температур всё время меняет своё значение при нагреве и охлаждении отдельных зон.

Стабилизатор напряжения придётся использовать фирменный (самостоятельно изготовить его могут только профессионалы). Для заявленных целей подойдёт устройство от зарубежного производителя марки «MAX 756» или отечественные изделия (3.3В/5В ЕК-1674), оснащённые USB разъёмом.

В качестве нагревателя могут использоваться как костёр (мини-печка), так и свеча, сухой спирт или самодельная лампа. Роль охладителя на природе чаще всего играет холодная вода, а в зимнее время – снег.

Сборка

Для формирования сред с разной температурой потребуются небольшие металлические ёмкости типа кружек или кастрюль из дюралюминия с отпиленными ручками. По своему размеру посуда подбирается так, чтобы одну ёмкость можно было вставить в другую, и чтобы между стенками оставался зазор, достаточный для размещения элементов TEC (они крепятся с двух сторон на термическую пасту).

Затем к каждой из сторон надёжно закреплённого модуля припаиваются хорошо изолированные провода, ведущие к преобразователю (стабилизатору). Для повышения отдачи системы (её КПД) днища металлических ёмкостей, непосредственно контактирующих с элементами ТЭГ, предварительно полируются, а на их донные части наносится тонкий слой термостойкого герметика (фото ниже).

Самодельный термогенератор

Последняя операция обеспечит концентрацию тепла в зоне расположения модуля и не позволит ему рассеиваться на близко расположенных охлаждаемых деталях. Для проверки работоспособности получившейся конструкции во внутреннюю (меньшую по объёму) ёмкость наливается вода, или закладывается снег, после чего она ставится на огонь. По истечении некоторого времени можно будет проверить наличие выходного напряжения 5 Вольт посредством мультиметра.

В заключение отметим, что из-за не очень высокого КПД этого устройства применять его в походе целесообразно только с целью зарядки телефона или для энергоснабжения не очень мощного фонарика с подсевшей батарейкой. Благо, что на природе имеются все условия, необходимые для создания нужной разности температур (холодная вода из реки и тепло от костра).

Видео

Походный генератор на элементах Пельтье


Здравствуйте! Сейчас мы соберем походный генератор на элементах Пельтье, который заменит множество запасных аккумуляторов.
Использование самодельных теплоэлектрогенераторов применяется уже давно. В 1943 году в Ленинградском физико-техническом институте построили полупроводниковый термоэлектрический генератор в виде походного котелка, его КПД достигало 2%, что позволяло подключить к нему полевую радиостанцию.

С появлением элементов Пельтье стало возможным сделать генератор самостоятельно.

Для этого нам понадобятся:

1. Материалы
-радиатор от компьютера
-два алюминиевых профиля
-термопаста
-элементы Пельтье (2 шт.) ТЕС1-12706
-повышающий преобразователь электрического тока ( вход. 2В )
-провода
-мебельные болты


2. Инструменты
-ножовка по металлу
-паяльник
-шуруповерт
-сверла
-молоток
-плоскогубцы
-отвертка

1 Шаг
Приступим к сборке. С начало отогнем крайние пластины радиатора охлаждения и сделаем 4 отверстия для крепления.



2 Шаг
Отрезаем два алюминиевых профиля для радиатора нагрева. Длинна и ширина профиля равна длине и ширине радиатора, в моем случае 100*100 мм.
(Можно разогнуть два алюминиевых уголка 25*25 мм)

3 Шаг
Между радиаторами помещаем элементы Пельтье, предварительно смазав места соприкосновения термопастой для максимального контакта. Стягиваем всю конструкцию по углам мебельными болтами.

4 Шаг
Подключаем провода элементов Пельтье последовательно друг к другу. В нашем случае элемент Пельтье будет вырабатывать напряжение, около 2 вольта, для зарядки аккумулятора телефона этого мало. Поэтому мы будем использовать повышающий преобразователь, который повысит и стабилизирует выходное напряжение до 5 В. Подключаем его в соответствии с маркировкой на повышающем преобразователе. ( Можно использовать любой повышающий преобразователь не обязательно как у меня, главное чтобы он подходил по характеристикам)
Припаиваем к повышающему преобразователю штекер, который вам необходим. Так же можно залить повышающий преобразователь термоклеем для герметичности.

И все походный генератор готов, с помощью которого можно зарядить телефон или другой гаджет просто повесив его над костром.

Как сделать самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Если сварить вместе два прутка из разных металлов, и начать нагревать место соединения, то на их концах появиться небольшое напряжение. В начале прошлого века по этому принципу делали тепловые генераторы для питания раций, которые снимали энергию с тепла костра. Повторить такое устройство можно и в домашних условиях, построив его на базе элементов Пельтье.

Материалы:

  • 4 элемента Пельтье — http://alii.pub/5p40l2
  • повышающий преобразователь до 5 В — http://alii.pub/5p40ra
  • термопаста — http://alii.pub/5p40vy
  • алюминиевая профильная труба 20х20 мм;
  • стальная тарелка;
  • стальной скребок для мытья посуды;
  • свеча таблетка;
  • листовой алюминий или полоса 40 мм.

Процесс изготовления теплового электрогенератора

Для изготовления теплообменника генератора нужно нарезать 4 заготовки из профильной трубы длиной по 60 мм.

Они просверливаются. К полученным отрезкам прикручиваются 3 боковые стенки из алюминиевой полосы шириной 40 мм. Внизу они подгибаются для устойчивости конструкции. Образованное ими окно под теплообменником необходимо, чтобы вставлять свечу.

Чтобы элемент Пельтье выдавал электричество, одна его сторона должна быть холодной, а вторая горячей. Поэтому для каждого из них нужно собрать радиатор. Он делается из той же алюминиевой полосы или листа, что и боковые стенки теплообменника. Радиатор представляет собой 3 заготовки разного размера, подогнутые с двух краев. Их ребра должны иметь такой угол изгиба, чтобы не мешать соседним радиаторам на теплообменнике. Гнуть удобно прижимая пластины в центре сначала профильной трубой 40 мм, затем 25 мм и 10 мм.

Детали радиатора просверливаются, в местах прилегания они смазываются термопастой. Их необходимо стянуть винтами с потайной головкой. Далее нужно зажать элементы Пельтье между теплообменником и радиаторами. Винтами при такой конфигурации это сделать не получится, поэтому можно использовать прижимы из тонкой проволоки.

Теплоэлектрический генератор готов к использованию. В трубки его теплообменника запрессовывается распущенный скребок для мойки посуды. Он позволит более эффективно снимать тепло со свечи.

Под генератор устанавливается свеча. В таком виде он уже выдает почти 1,5 В. Этого мало, поэтому нужно подключить преобразователь на 5 В. Для устойчивости генератор лучше прикрутить ко дну металлической миски.

Чтобы прибор генерировал больше электричества, можно вставить в свечу 2 дополнительные фитили.

После такой доработки 4 элемента Пельтье выдают почти 5 В. Однако для подзарядки смартфона этого мало. Телефон видит зарядку, но его текущие траты на подсветку экрана выше притока, поэтому он будет разряжаться. Зарядить получится только старый кнопочный мобильник в отключенном состоянии. Реально заряда хватает только для питания простенького Arduino или светодиодных фонарей.

Смотрите видео

Сборка термогенератора своими руками для получения электричества: особенности процесса

В современном мире большое количество бытовой техники и других устройств работает от электроэнергии. При этом, находясь в путешествии, приходится возить с собой химические источники тока, способные вырабатывать электроэнергию. Но также можно изготовить термогенератор своими руками. Для этого потребуются некоторые материалы, приспособления и определенные знания.

Разновидности устройств

В цепи разнородных проводников при переменной температуре может возникать термо-ЭДС в местах контакта. На основании этого был разработан и создан так называемый модуль «Пельтье». Он представляет собой 2 пластины из керамики, между которыми установлен биметалл. При поступлении электрического тока одна из пластин постепенно начинает нагреваться, а другая одновременно охлаждается. Эта способность позволяет делать из таких элементов холодильники.

Но можно наблюдать и обратный процесс, когда в местах контакта будет поддерживаться перепад температур. В этом случае пластины начнут вырабатывать электрический ток. Такой модуль можно использовать для получения небольшого количества электрической энергии.

Работа модуля

Термогенераторы электричества работают по определенному принципу. Так, в зависимости от направления тока, в контакте разнопроводных проводников наблюдается поглощение или выделение тепла. Это зависит от направления электричества. При этом плотность тока является одинаковой, а энергии — различной.

Разогревание кристаллической решетки наблюдается, если вытекающая энергия меньше той, что входит в контакт. При перемене направленности тока происходит обратный процесс. Энергия в кристаллической решетке снижается, поэтому происходит охлаждение устройства.

Наибольшей популярностью пользуется термоэлектрический модуль, состоящий из проводников типов р и n, которые между собой соединены через медные аналоги. В каждом из элементов существует по 4 перехода, которые охлаждаются и нагреваются. Из-за температурного перепада возможно создание термоэлектрогенератора.

Достоинства и недостатки

Независимо от того, куплен он или изготовлен своими руками, термоэлектрогенератор имеет ряд достоинств. Так, к наиболее весомым из них относятся:

  1. Малогабаритные размеры.
  2. Возможность работы как нагревательных, так и в охладительных приборах.
  3. При смене полярности наблюдается обратимость процесса.
  4. Отсутствие подвижных элементов, которые изнашиваются достаточно быстро.

Несмотря на имеющиеся существенные преимущества, такое устройство имеет некоторые недостатки:

  1. Незначительный КПД (всего 2−3%).
  2. Необходимость создания источника, отвечающего за температурный перепад.
  3. Существенное потребление энергии.
  4. Большая себестоимость.

Исходя из вышеперечисленных отрицательных и положительных качеств, можно сказать о том, что такое устройство целесообразно применять в случае необходимости подзарядки мобильного телефона, планшетного компьютера или зажигания светодиодной лампочки.

Изготовление своими руками

Можно изготовить термоэлектрический генератор своими руками. Для этой цели потребуются некоторые элементы:

  • Модуль, способный выдерживать нагрев до 300−400 °C.
  • Повышающий преобразователь, цель которого заключается в приеме беспрерывного напряжения 5 В.
  • Нагреватель в виде костра, свечки или какой-либо миниатюрной печи.
  • Охладитель. Вода или снег — наиболее популярные подручные варианты.
  • Соединительные элементы. Для этой цели можно использовать кружки или кастрюли разного размера.

Провода, проходящие между преобразователем и модулем, необходимо изолировать термостойким составом или обычным герметиком. Собирать устройство необходимо в такой последовательности:

  1. От блока питания оставить только корпус.
  2. Холодной стороной к радиатору нужно приклеить модуль «Пельтье».
  3. Предварительно зачистив и отполировав поверхность, нужно приклеить элемент другой стороной.
  4. От входа преобразователя напряжения необходимо припаять провода к выходам пластины.

При этом термогенератор для корректной работы должен быть наделен такими характеристиками: выходное напряжение — 5 вольт, тип выхода для подключения устройства — USB (или любой другой в зависимости от предпочтений), минимальная мощность нагрузки должна составлять 0,5 А. При этом можно использовать любой вид топлива.

Проверить механизм достаточно просто. Внутрь можно положить несколько сухих и тонких веточек. Поджечь их, а через несколько минут подключить какое-либо устройство, например, телефон для подзарядки. Собрать термогенератор несложно. Если все сделать правильно, то он прослужит не один год в поездках и походах.

Как сделать элемент пельтье своими руками

Элемент Пельтье стал известен миру давно. Еще в 18 веке французский часовщик Жан-Шарль Пельтье совсем случайно для самого себя открыл новый эффект на границе двух металлов: висмута и сурьмы. Он заключался в резком изменении температуры помещенной между контактами капли воды, которая при подведении тока превратилась в лед. Это свойство стало новым для часовщика, потому что до того момента еще ни один ученый мира не излагал в своих материалах подобной информации.

Эффект хоть и был интересен, но не нашел практического применения в то время, что было связано с небольшим количеством электронной техники, которой требовалось бы интенсивное охлаждение. Спустя 2 столетия об открытии ученого вспомнили, потому что возникла острая необходимость изготовить устройство, которое могло бы обеспечить качественное охлаждение кристалла греющегося микропроцессора.

В результате многочисленных исследований в этой области и огромного количества практических опытов ученые выяснили, что термоэлектрическая пара может вырабатывать достаточное количество холода для нормальной работы практически любого микропроцессора. А благодаря небольшим размерам их научились встраивать в корпуса микросхем, обеспечивая, таким образом, собственный внутренний генератор холода.

Открытие Жан-Шарля Пельте стало огромным толчком для целой отрасли по производству мобильных холодильных установок. Сегодня свойство термоэлектрического элемента используется в следующей технике:

  • переносные холодильники;
  • автомобильные кондиционеры;
  • портативные охладители;
  • фотоаппараты, телескопы и многое другое.

Активно используют для охлаждения микропроцессоров и прочих элементов электронной техники. Кроме прямого эффекта охлаждения, элемент Пельтье многие стали использовать в качестве генератора. Примером чего может стать фонарик на 3 элементах.

Знают немногие, что для осуществления радиосвязи с командованием солдаты ставили на огонь специальный котелок и заваривали чай, готовили кашу и прочие бытовые вещи, а в это время осуществляли передачу необходимой информации по переносной радиостанции.

Как изготовить элемент Пельтье своими руками?

Многих интересует вопрос, что такое Пельтье элемент своими руками, как сделать его в домашних условиях? Для этого потребуется высокоточное дозированное добавление разных веществ и материалов. Изготовить в домашних условиях подобное устройство невозможно, потому что требуется иметь технологии и обладать необходимыми методами обработки металлов. Также требуются особо чистые материалы в таких же лабораториях, чего в домашних условиях добиться невозможно. Поэтому на вопрос, как сделать термоэлектрический модуль Пельтье, можно ответить однозначно. Никак. Но для построения эффективной системы охлаждения вполне достаточно имеющихся навыков.

Изготовление элемента Пельтье из диодов

Существует мнение о том, что можно сделать термоэлектрический модуль на диодах. Дело в том, что каждая пара разнородных полупроводников – это два материала с p и n -проводимостями. А диод как раз таковым и является. Чтобы выявить изменение проводимости при нагреве, необходимо выбирать определенные элементы. Но для получения низкой температуры на поверхности устройства никакие диоды не помогут. При подаче большого тока можно добиться лишь разогрева.

Радиолюбители используют в качестве датчика температуры диоды малой мощности в стеклянном корпусе. При подключении их в обратном направлении и разогреве переход начинает открываться и пропускать ток в обратном направлении. Но при этом вырабатывать электричество он не будет.

Как устроен элемент Пельте?

Термоэлектрический модуль Пельтье в упрощенном виде представляет собой пару пластин из разных металлов, которыми могут быть висмут, сурьма, теллур или селен. Между ними расположена пара полупроводников с разной проводимостью n и p -типа. Все образованные разными металлами термоэлектрические пары соединены последовательно в единую цепь. В результате образуется своего рода матрица из большого количества отдельных термопар, расположенных между двумя керамическими пластинами.

Образованный термопарами термоэлектрический модуль изготовлен в едином корпусе небольших размеров. При их последовательном или параллельном соединении можно добиться усиления эффекта охлаждения или выработки электрической энергии. В режиме охладителя положительный вывод матрицы подключается к первой паре с проводником n -типа, отрицательный контакт подведен к проводникам p -типа. В качестве внешних обкладок используется специальная керамика, изготовленная на основе оксида и нитрида алюминия. Это обеспечивает наилучшие показатели теплоотдачи на обеих сторон как при высоких, так и при низких температурах.

Число термопар в модуле ничем не ограничено и может быть до нескольких сотен. Чем их больше, тем лучше ощущается эффект охлаждения. Для повышения эффективности работы элемента Пельтье к его холодной стороне крепится радиатор с наибольшей площадью теплоотдачи. Разница в температуре между обкладками должна составлять не менее двух десятков градусов.

При подаче напряжения на обкладки одна из сторон становится горячей, а другая холодной. При смене полярности питающего напряжения температура пластин меняется местами.

Учитывая сложность и технологичность, сделать своими руками термоэлектрический элемент не представляется возможным. Но все же встречаются умельцы, которые предлагают свои разработки. Эффект наблюдается, но для повышения КПД без специальной исследовательской лаборатории получить невозможно. Даже можно найти видео по этой теме с пошаговым руководством.

Особенности элемента Пельтье

К особенностям элемента на основе биметаллических пар следует отнести:

  • Компактность. По сравнению с термоэлектрическим эффектом, которым обладает устройство, элемент Пельтье имеет незначительные габариты, но при этом позволяет на десятки градусов понизить температуру микропроцессора, что существенно упрощает системы охлаждения.
  • Не требует использования вентиляторов. Благодаря отсутствию движущихся и вращающихся компонентов все устройство не создает лишнего шума и помех, которые могут сильно повлиять на работу компонентов.
  • Благодаря каскадному соединению нескольких термоэлементов можно добиться повышенной эффективности охлаждения процессора с минимальными затратами.
  • Кроме охладителя, элемент Пельтье можно также использовать в качестве устройства экстренного нагрева, если поменять полярность на обкладках.

Формульное отображение

Эффект Пельтье заключается в протекании тока через контакт двух металлов с разной проводимостью. В результате выделяется тепло или холод, что зависит от направления протекания тока.

В формульном выражении эффект Пельтье можно изобразить:

Q п=П12 j , где П12 – это коэффициент Пельтье. Показатель зависит от типа используемого металла, его термоэлектрических свойств.

Кроме преимуществ, в устройстве можно выделить и некоторые недостатки, к которым следует отнести:

Невысокий КПД. Для того чтобы получить значительный перепад температур, необходимо к обкладкам подводить достаточно большой ток.

Для эффективного отвода тепловой энергии необходимо предусматривать радиатор.

Генераторный режим элемента Пельтье

Открытие Жака-Шарля Пельтье буквально перевернуло мир, так как устройство может использоваться в качестве универсального генератора тепла и холода. Кроме этих функций, был отмечен еще один немаловажный эффект – генераторный режим. Если теплую сторону устройства нагревать, а холодную охлаждать, то на выводах возникает разница потенциалов, и при замыкании цепи начинает течь ток.

Генератор на основе элемента Пельтье можно сделать своими руками и для этого не потребуется особых навыков. Но стоит понимать, что используемый китайскими разработчиками материал не обладает идеальными характеристиками, позволяющими получать максимум энергии. Доступных термоэлектрических модулей в продаже хватит для:

  • зарядки мобильных устройств;
  • питания светодиодного освещения;
  • изготовления автономного радиоприемника и прочих целей.

По этой теме можно найти массу видео с подробным описанием всех этапов. Поэтому если вы хотите сделать термоэлектрический модуль для получения энергии, то это вполне реально.

Первым делом необходимо заказать необходимое количество элементов Пельтье с учетом их характеристик. Устройство с мощностью 10 Вт на том же e — Bay стоит 15$. И этого вполне достаточно будет для зарядки смартфонов. Далее, необходимо обеспечить эффективное теплоотведение. Для этих целей можно сконструировать систему жидкостного охлаждения с естественной циркуляцией. А горячую сторону нагревать любым источником тепла, в том числе открытым огнем. В результате любой радиолюбитель может сделать сам великолепный термоэлектрический генератор, который можно взять с собой в поход, на рыбалку или дачу.

Один стандартный элемент-ячейка вырабатывает 5 В и 1 Вт мощности, чего вполне достаточно для небольшого освещения. Например, для изготовления фонарика с подогревом от тепла рук. В продаже имеются и готовые элементы с выходным напряжением до 12 В.

Переносная термоэлектрическая печка с генераторным режимом

Сегодня можно найти массу способов, как сделать своими руками достаточно эффективный термоэлектрический генератор на основе элемента Пельтье. Как один из них – портативная печка с топкой из старого компьютерного блока питания. К одной из сторон корпуса прикрепляется сам термоэлектрический элемент Пельтье через термопасту с радиатором внушительных размеров. Такая установка позволит получить тепло в любом удобном месте, приготовить пищу и зарядить телефон.

То, что все электронные устройства в процессе работы нагреваются, не секрет. И этот самый нагрев негативно влияет на качество работы, поэтому для охлаждения приборов в их конструкцию устанавливаются специальные элементы, которые носят имя французского изобретателя Жан-Шарля Пельтье. Устройство это миниатюрное, но именно оно отвечает за охлаждение конденсаторов. Установить элемент Пельтье своими руками не проблема, с этим справится даже новичок, главное – знать, в каком месте схемы его припаять.

Элемент Пельтье

Немного истории

Жан-Шарль Пельтье был часовщиком. Жил он в девятнадцатом веке, когда электротехника и физика были на подъеме. Все, кто хотя бы немного понимал, как работают физические законы, старались в домашних условиях делать опыты. Пельтье не стал исключением. В 1834 году он решил провести один опыт, поместив каплю воды между двумя электродами: один был изготовлен из сурьмы, второй из висмута. После чего через электроды пропустил электрический ток.

Каково его было изумления, когда вода превратилась в лед. Ведь то, что под действием электрического тока любые материалы нагревались, было известно. Но чтобы произошел обратный эффект, это была новость. Французский часовщик так и не понял, что изобрел что-то новое, которое оказалось на границе двух областей науки – электричества и термодинамики. В то время для него произошло просто волшебство.

Правда, проблемы охлаждения в те времена мало кого интересовали, поэтому эффект Пельтье так и остался невостребованным. И только через два века, когда в промышленности и быту стали использовать электронные устройства, для которых требовались миниатюрные приборы охлаждения, о Пельтье и его эффекте вспомнили.

Достоинства и недостатки

Что же получилось, в конце концов? А получился тот самый элемент Пельтье, который обладал большими достоинствами:

  • Компактность устройства, которое давало возможность установить его на электронное плато.
  • Полное отсутствие движущихся деталей, что увеличивало его срок эксплуатации.
  • Возможность соединять несколько элементов в каскадной схеме, которая позволяет снизить достаточно большие температуры.

Внимание! Если поменять полярность подключения, то эффект Пельтье будет совершенно противоположного действия. То есть, устройство будет не охлаждать, а нагревать.

Есть у этого элемента и свои недостатки.

  • Небольшой коэффициент полезного действия. Это влияет на то, что придется к нему подводить большой ток, чтобы получить заметный перепад температур.
  • Сложность отвода тепловой энергии от охлаждаемой плоскости.

Физические процессы в элементе Пельтье

Чтобы разобраться в том, что происходит в данном устройстве, необходимо погрузиться в сложность физических законов и математических выкладок. Простому обывателю в этом разобраться будет сложно, поэтому объясним все по-простому.

Все действие происходит на уровне атомной решетки материала. Поэтому для удобства объяснения заменим его любым газом, который состоит из фононов (это его частицы). Итак, температура газа зависит от нескольких показателей:

  • температуры окружающей среды;
  • от металла, а точнее, от его свойств.

Поэтому получаем в предположении, что металл представляет собой смесь фононного и электронного газа. Оба газа находятся в термодинамическом равновесии. При соприкосновении двух металлов с разной температурой происходит перемещение холодного электронного газа в теплый металл. Что и образует разность потенциалов.

Термоэлектрический эффект Пельтье

На границе контактов двух металлов, то есть на переходе, электроны забирают энергию у фононов и передают ее фононам другого металла. Если поменять полярность подключения, то процесс пойдет в обратную сторону. Перепад температур будет увеличиваться до тех пор, пока в металле есть свободные электроны с высоким потенциалом. Когда они закончатся, настанет своеобразное равновесие температур в обоих металлах. Вот так можно описать по-простому картину эффекта Пельтье.

Итак, из всех процессов, протекающих в элементе Пельтье, можно сделать вывод, что эффективность его работы зависит от точного подбора двух металлов со своими свойствами, от силы тока, который будет протекать через прибор, и от того, как быстро будет отводиться тепло из теплой зоны.

Практическое применение

Что касается практического применения, то здесь пришлось ученым провести ряд опытов, которые показали, что достигнуть увеличения теплоотвода можно одним способом – увеличить количество соединений двух разных материалов. При этом спаи материалов можно увеличивать до бесконечности. Конечно, это утрированное высказывание, но на практике количество пар, чем больше, тем лучше. Но все же основное назначение этого охлаждающего устройства – снижение температуры в микросхемах и небольших приборах.

Итак, где сейчас применяется термоэлектрический модуль Пельтье?

  • В приборах ночного видения, а точнее, в матрицах, которые принимают инфракрасное излучение.
  • В цифровых фотоаппаратах, а точнее, в приборах зарядной связи (ПЗС), а еще точнее, в их микросхемах. Все дело в том, что эти микросхемы требуют глубокого охлаждения, чтобы увеличилась эффективность регистрации картинки.
  • В телескопах, где устройства Пельтье охлаждают детекторы.
  • В системах точного времени для снижения температуры кварцевых электрогенераторов.

И это только малый список, который с недавних пор расширился за счет бытовых приборов, компьютерной техники и автомобилей (кондиционеры, охладители воды и прочее). Хотелось бы отметить высокопроизводительные микропроцессоры, в которых для снижения температуры устанавливаются высокоскоростные элементы Пельтье. И если раньше для охлаждения использовались только вентиляторы, то дополнительная установка модуля решила проблему эффективности и снижения шума.

По поводу этого возникает еще один немаловажный вопрос, будет ли проведена замена традиционных систем охлаждения в бытовых холодильниках модулями Пельтье? Сегодня это невозможно за счет низкого КПД устройства. Да и себестоимость мощных модулей пока очень высока. Но кто знает, что ждет нас в будущем. Может быть, через лет 5-10 эффект Пельтье будет использован и в бытовых холодильниках. Тем более ученые проводят сегодня опыты с кластратами – это так называемые твердотельные растворы, сильно похожие по строению и свойствам на гидраты. Именно с их помощью можно будет снизить цену охладительному модулю.

Удивительный факт

Термоэлектрическая технология данного типа обладает одной очень интересной особенностью. Эта особенность состоит в том, что можно не только получать тепло или холод из электрического тока, но и, наоборот, из тепла или холода получать электричество. То есть, в обратном случае получаем элемент Пельтье как генератор электроэнергии.

Конечно, электрогенераторы пока в стадии теории, но ведь и француз в свое время не знал, как использовать свое открытие. Так что будем надеяться, что это в скором будущем пригодится.

Заключение по теме

Итак, как видите, эффект Пельтье сегодня применяется в электронике повсеместно. Границы использования будут в скором времени расширены, это подтверждают опыты и доклады ученых. Поэтому стоит ожидать в будущем совершенно новые возможности не только в электронной техники, но и бытовой. К примеру, бесшумно работающие холодильники и компьютеры. Сегодня же радиолюбители устанавливают модули Пельтье своими руками в разные схемы, тем самым решая задачи охлаждения плат.

Живой Журнал

Сергея Подгорных

В продолжение темы о самодельных девайсах. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html
На этот раз речь пойдёт о темрогенераторе на элементах Пельтье.

Элементы Пельтье это такие небольшие (обычно 4х4 см.) штуковины, состоящие из керамических пластин и биметалла между ними, посредством которого при нагревании одной стороны и охлаждении другой – вырабатывается электрический ток. Или наоборот, подавая ток, нагреваем одну сторону и охлаждаем другую. Данное свойство элементов Пельтье используют при изготовлении переносных холодильников, но меня в первую очередь больше интересует генераторная способность этих устройств.

Действительно, очень удобно. Нагреваешь одну сторону элемента, охлаждаешь другую – и получаешь достаточный ток и напряжение для зарядки, например, сотового или прочих электронных девайсов. А у меня вообще с электричеством напряг, часто не бывает, так что такая штука мне жизненно необходима. Нет, конечно, частично, проблему нехватки электричества могут решить солнечные батареи. Это, на данном этапе, я вообще считаю один из лучших источников альтернативной энергетики. Поэтому у меня есть и солнечная батарея (о которой расскажу позже), небольшой, но достаточной для меня мощности. Выдаёт она где-то 1 – 1,5 ампера при напряжении от 5 до 15 вольт.

Но солнце есть не всегда, поэтому термогенератор оказался нужнее. Да и вне цивилизации он необходим, а также выживальщики, я думаю, такими вещами интересуются.

Для создания термогенератора подойдут не всякие элементы Пельтье, а лишь те, которые держат температуру 300-400 градусов. Конечно, можно изготовить генератор и из обычных элементов, тех, что применяют в холодильниках, но лишь в порядке эксперимента. Ибо, чуть только перегреете – и элемент выйдет из строя. Приобрести высокотемпературные элементы можно у американцев или у китайцев. (Небольшое отступление про китайцев: читая мой блог, может сложиться неверное представлениея, что я плохо отношусь к Китаю или китайцам. Совсем наоборот, Китаем я восхищаюсь, что не мешает мне считать, что это самый вероятный наш противник. Опять же, немцы тоже когда-то были нашим врагом, да и французы, да и кто только не был. И что с того? Будет война – будем ненавидеть, но пока мир – мы друзья. Тем более, что всё в конце концов закончится, как ранее в случае с другими нациями. И таки станут, после всех войн, русские и китайцы – братьями навек. Аминь.)
Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.

Генератор на элементах пельтье своими руками

Лучшее время для работы термогенератора на основе элементов пельтье, это конечно же зима. Потому что их нужно хорошо охлаждать, чтобы хоть что-то получить.

В эксперименте с испытанием мощного генератора использованы 12 модулей Пельтье TEC1-12706. Самые дешевые и популярные, продаются в этом китайском магазине. Для него есть кулер охлаждения.

Охлаждение в показанном примере осуществлялось вентилятором мощностью 5,4 ватта, 12 вольт.

О том, что это такое элемент Пельтье, какие у него характеристики и как работает, конструкции рабочих моделей, описано в нескольких статьях на нашем сайте, которые вы легко сможете найти через строку удобного поиска.

Цель эксперимента узнать, какую максимальную мощность может выдать обычный китайский самый дешевый термоэлемент в зимнее время года.
Итак, с началом эксперимента печь растоплена, когда дрова немного разгорелись, термогенератор начал работать и запустился вентилятор. Он охлаждает холодную сторону термоэлементов. Схема простейшая. В конце видео показано, как собирается такой термогенератор.


В ходе эксперимента будет достигнуто максимальное напряжение холостого хода этого генератора. Потом при помощи потенциометра это напряжение будет понижено ровно вполовину. Тем самым уровняется сопротивление генератора и сопротивление нагрузки. Тогда в генераторе и в нагрузке рассеивается одна и та же величина мощности. Это даст 50 процентную мощность, точнее кпд 50% отдаваемой мощности. Это соответствует эффективности всего лишь 50%. Но зато выход такой мощности будет максимальным в таком соотношении. Но передача максимальной мощности имеет место только при таком соотношении!
По мере разогрева печи растет напряжение, выдаваемое электрогенератором. Вентилятор набрал обороты, это довольно мощный вентилятор мощностью 5,5 ватт. Поэтому часть мощности он будет отбирать на себя. Та мощность, которую сейчас будет определена, это будет полезная мощность. Больше 26 вольт напряжение не поднимается. Подключаем потенциометр и начинаем добавлять сопротивление.

Из 12 элементов пельтье получается 0,5 ватт и более на один элемент. При температуре воздуха ноль градусов это неплохой показатель на воздушном охлаждении. При температуре -20 результат был бы на порядок выше. Поэтому вполне возможно получить даже до одного ватта на один элемент пельтье, но при большом морозе.
Теперь вентилятор будет подключен через ваттметр для того, чтобы посмотреть, сколько полезной энергии расходуется на его работу. Прибор показал 6 ватт. Если бы не этот вентилятор, можно было бы добавить еще 5-6 ватт к мощности этого термогенератора.
В продолжение эксперимента вентилятор планировалось отключить, чтобы охлаждение делать с помощью снега. После того, как вентилятор сброшен, радиатор будет обильно покрыт снегом. Однако, в эксперименте произошла неожиданная авария. После того, как был снят вентилятор, печка перегрелась и вышел из строя какой-то из элементов пельтье, расплавившись без охлаждения. В системе произошло разъединение контактов. Поэтому вентилятор является в данном устройстве полезным элементом. Для безопасности же необходимо использовать защитные решетки.

Вывод следующий: порядка 1 ватта на элемент пельтье можно получить при хорошем морозе. Есть места, например якутия или дальний север, температура доходит до минус 50 градусов цельсия. Так что там 1 ватт с элемента получить будет просто. Представьте, в юрте печка, а за ней стена размером 1 x 2 м. Теплый стороной внутрь печки, а холодный наружу, где мороз и ветер. С одного квадратного метра таких элементов можно снять до 0,5 киловатта электричества. То есть, с 2 квадратных метров можно получить до одного киловатта электроэнергии.

Такие мощные печи на основе элементов Пельтье производятся в России. Называются они “Электрогенерирующая печь Индигирка”. Купить их можно в этом магазине, скидочный промокод 11920924.

Конструкция такого термогенератора предельно проста. 12 самых дешевых китайских элементах пельтье зажимаются между двумя алюминиевыми радиаторами, которые должны иметь ровные, в идеале полированные, поверхности. Естественно, на каждую сторону термоэлемента наносится термопаста. Скручиваем радиаторы болтами и соединяем проводами. Крепим кулер, желательно мощнее. Ну и сама печка. Это кусок оцинковки, лучше нержавейки. Крепится к горячему радиатору болтами. Потом делается дно с отверстиями 7-8 миллиметров для забора воздуха.

Есть продолжение этого эксперимента. Чтобы найти его, напишите в поиске по сайту: Пельтье на воздушном охлаждении.

Лучшее время для работы термогенератора на основе элементов пельтье, это конечно же зима. Потому что их нужно хорошо охлаждать, чтобы хоть что-то получить.

В эксперименте с испытанием мощного генератора использованы 12 модулей Пельтье TEC1-12706. Самые дешевые и популярные, продаются в этом китайском магазине. Для него есть кулер охлаждения.

Охлаждение в показанном примере осуществлялось вентилятором мощностью 5,4 ватта, 12 вольт.

О том, что это такое элемент Пельтье, какие у него характеристики и как работает, конструкции рабочих моделей, описано в нескольких статьях на нашем сайте, которые вы легко сможете найти через строку удобного поиска.

Цель эксперимента узнать, какую максимальную мощность может выдать обычный китайский самый дешевый термоэлемент в зимнее время года.
Итак, с началом эксперимента печь растоплена, когда дрова немного разгорелись, термогенератор начал работать и запустился вентилятор. Он охлаждает холодную сторону термоэлементов. Схема простейшая. В конце видео показано, как собирается такой термогенератор.


В ходе эксперимента будет достигнуто максимальное напряжение холостого хода этого генератора. Потом при помощи потенциометра это напряжение будет понижено ровно вполовину. Тем самым уровняется сопротивление генератора и сопротивление нагрузки. Тогда в генераторе и в нагрузке рассеивается одна и та же величина мощности. Это даст 50 процентную мощность, точнее кпд 50% отдаваемой мощности. Это соответствует эффективности всего лишь 50%. Но зато выход такой мощности будет максимальным в таком соотношении. Но передача максимальной мощности имеет место только при таком соотношении!
По мере разогрева печи растет напряжение, выдаваемое электрогенератором. Вентилятор набрал обороты, это довольно мощный вентилятор мощностью 5,5 ватт. Поэтому часть мощности он будет отбирать на себя. Та мощность, которую сейчас будет определена, это будет полезная мощность. Больше 26 вольт напряжение не поднимается. Подключаем потенциометр и начинаем добавлять сопротивление.

Из 12 элементов пельтье получается 0,5 ватт и более на один элемент. При температуре воздуха ноль градусов это неплохой показатель на воздушном охлаждении. При температуре -20 результат был бы на порядок выше. Поэтому вполне возможно получить даже до одного ватта на один элемент пельтье, но при большом морозе.
Теперь вентилятор будет подключен через ваттметр для того, чтобы посмотреть, сколько полезной энергии расходуется на его работу. Прибор показал 6 ватт. Если бы не этот вентилятор, можно было бы добавить еще 5-6 ватт к мощности этого термогенератора.
В продолжение эксперимента вентилятор планировалось отключить, чтобы охлаждение делать с помощью снега. После того, как вентилятор сброшен, радиатор будет обильно покрыт снегом. Однако, в эксперименте произошла неожиданная авария. После того, как был снят вентилятор, печка перегрелась и вышел из строя какой-то из элементов пельтье, расплавившись без охлаждения. В системе произошло разъединение контактов. Поэтому вентилятор является в данном устройстве полезным элементом. Для безопасности же необходимо использовать защитные решетки.

Вывод следующий: порядка 1 ватта на элемент пельтье можно получить при хорошем морозе. Есть места, например якутия или дальний север, температура доходит до минус 50 градусов цельсия. Так что там 1 ватт с элемента получить будет просто. Представьте, в юрте печка, а за ней стена размером 1 x 2 м. Теплый стороной внутрь печки, а холодный наружу, где мороз и ветер. С одного квадратного метра таких элементов можно снять до 0,5 киловатта электричества. То есть, с 2 квадратных метров можно получить до одного киловатта электроэнергии.

Такие мощные печи на основе элементов Пельтье производятся в России. Называются они “Электрогенерирующая печь Индигирка”. Купить их можно в этом магазине, скидочный промокод 11920924.

Конструкция такого термогенератора предельно проста. 12 самых дешевых китайских элементах пельтье зажимаются между двумя алюминиевыми радиаторами, которые должны иметь ровные, в идеале полированные, поверхности. Естественно, на каждую сторону термоэлемента наносится термопаста. Скручиваем радиаторы болтами и соединяем проводами. Крепим кулер, желательно мощнее. Ну и сама печка. Это кусок оцинковки, лучше нержавейки. Крепится к горячему радиатору болтами. Потом делается дно с отверстиями 7-8 миллиметров для забора воздуха.

Есть продолжение этого эксперимента. Чтобы найти его, напишите в поиске по сайту: Пельтье на воздушном охлаждении.

С появлением элементов Пельтье стало возможным сделать генератор самостоятельно.

Для этого нам понадобятся:

1. Материалы
-радиатор от компьютера
-два алюминиевых профиля
-термопаста
-элементы Пельтье (2 шт.) ТЕС1-12706
-повышающий преобразователь электрического тока ( вход. 2В )
-провода
-мебельные болты

2. Инструменты
-ножовка по металлу
-паяльник
-шуруповерт
-сверла
-молоток
-плоскогубцы
-отвертка

1 Шаг
Приступим к сборке. С начало отогнем крайние пластины радиатора охлаждения и сделаем 4 отверстия для крепления.

Как построить самодельный термоэлектрический генератор

В термоэлектрическом генераторе используется основная концепция, согласно которой разница температур между двумя материалами создает электричество.

Можно ли адаптировать эту технологию для изготовления термоэлектрического генератора в домашних условиях?

На самом деле, можно довольно легко, несмотря на эффективность такого генератора, питать некоторые небольшие бытовые приборы или портативные электрические устройства, такие как смартфоны, видеокамеры и многое другое.

Технологические усовершенствования в некоторой степени обратились к этой идее: блоки Пельтье представляют собой термоэлектрический материал, который помогает преобразовывать разницу температур в электричество.

Они все чаще используются в автомобильной промышленности для восстановления части тепла, потерянного двигателем, и передачи энергии на аккумулятор.

Схема термоэлектрического генератора


DIY Термоэлектрический генератор

Термоэлектрический генератор можно использовать дома, выполнив следующие действия:

  • Купите два радиатора в Интернете или в IT-магазине и нанесите термопасту для облегчения укладки Пельтье Ед. изм.
  • Разделите два радиатора подходящим теплоизолятором.
  • Затем вырежьте в изоляторе отверстие для установки элемента Пельтье.
  • Обязательно оставьте достаточно места для пары проводов.
  • Далее — соберите сборку вместе и начните подавать тепло на один из радиаторов. Чем дольше вы это делаете, тем больше тока будет вытекать из вашего самодельного термоэлектрического генератора.
  • В зависимости от размера генератора вы сможете питать все больше и больше устройств или гаджетов в своем доме.
  • Типичными примерами являются зарядка мобильного телефона или запуск небольшого радиоприемника и включение светодиодного света.
  • Это также отличная идея использовать его для питания уличных вентиляторов и освещения, которые не подключены к электросети вашего дома.

Самое лучшее в использовании термоэлектрического генератора — это то, что он является бесплатным и неисчерпаемым источником энергии, если у человека есть одновременный доступ к материалам, имеющим некоторую разницу температур, которые можно использовать для выработки необходимого электрического тока.

Хотя можно представить, что эта технология не получила широкого распространения, факт в том, что она используется даже для полетов в дальний космос, где она оказалась более эффективной технологией, чем солнечная энергия.

Поскольку собрать такой генератор очень легко, было бы здорово, если бы все больше и больше людей использовали его и получали бесплатное электричество, просто используя влияние разной температуры двух находящихся рядом веществ или предметов — обычное дело. Достаточно возникновения в большинстве домов.

Это могло бы помочь увеличить то, что поставляется из сети, и если бы все это делали, то разница была бы в меньшей мощности, потребляемой из сети. Это, как мы все знаем, будет способствовать тому, что наша планета станет гораздо более зеленым местом, чем она есть на самом деле.

Хотя можно попробовать сделать термоэлектрический генератор самостоятельно, выполнив описанные выше действия, неплохо было бы посмотреть пару видеороликов на YouTube для большей ясности по теме.

Когда вы приступите к изготовлению термоэлектрического генератора, вы получите беспрецедентное удовольствие от первого использования его для запуска вентилятора или зажигания маленькой лампочки.



Научное руководство по пониманию и использованию TEG Power!

Науку (эффект Зеебека), лежащую в основе термоэлектрической генерации, часто называют феноменом. Мы думаем, что TEG, безусловно, необыкновенные и впечатляющие! Иногда они могут быть непонятными для понимания и трудными в использовании. Вот почему мы составили это краткое руководство, чтобы объяснить, как ТЭГ преобразуют тепло в энергию, из каких частей и компонентов они сделаны, и как вы можете легко использовать их для практических решений в области альтернативной энергетики.Независимо от того, находитесь ли вы вне сети, живете в отдаленных районах или в холодных условиях, возможно, для вас найдется приложение, в котором ТЭГ можно было бы использовать для преобразования отработанного тепла в электричество.

Начнем с того, что ТЭГ, сокращенно от термоэлектрического генератора, представляет собой устройство, которое преобразует разницу температур в электричество. Я объясню, как именно это происходит (эффект Зеебека) позже. Но сначала давайте рассмотрим общую терминологию TEG. Знание этих терминов и их взаимосвязи поможет облегчить понимание TEG.

Термоэлектрический модуль
В основе ТЭГ находится термоэлектрический модуль (ТЕМ), который мы также называем модулем ТЭГ (на изображении справа показан модуль ТЭГ от TEGpro). И внутри этого модуля TEG происходит волшебство (эффект Зеебека).

Термоэлектрический генератор
Генератор ТЭГ — это устройство, в котором в качестве основных компонентов используется один или несколько модулей ТЭГ, за которыми следует система охлаждения. Система охлаждения может быть пассивной воздушной, активной воздушной или гидравлической.Эти компоненты затем собираются в сборку, которая функционирует как единое целое, называемое термоэлектрическим генератором (здесь изображен ТЭГ-генератор Devil Watt с активным воздушным охлаждением).

Термоэлектрическая система
Делая шаг вперед, система ТЭГ включает другое оборудование в ТЭГ, например водяные насосы, электронику и микропрограммное обеспечение. Это помогает расставить приоритеты по мощности и поддерживать охлаждение системы. Хорошим примером системы ТЭГ является система ТЭГ TEGpro мощностью 100 Вт с водяным охлаждением, которая будет циркулировать воду из системы водяного отопления плинтуса через ТЭГ с водяным охлаждением.

Теперь о науке.

Эффект Зеебека
Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что разница температур между двумя разными металлами приводит к разнице напряжений. Потратьте несколько секунд, чтобы просмотреть изображение справа, вы увидите два разных электрических проводника, которые называются: P-типа и N-типа. Происходит то, что нагретые электроны текут к более холодным (см. Положительные / отрицательные стрелки, указывающие вниз). И когда эта пара подключается через электрическую цепь, через нее течет постоянный ток.

Эффект Зеебека в сравнении с эффектом Пельтье
Эффект Пельтье — это обратное явление. Вместо того, чтобы применять разность температур, через материалы пропускается электрический ток, в результате чего происходит нагрев или охлаждение. Наша цель состояла в том, чтобы определить их как можно проще и предоставить изображения для их представления, но если вам нужны определения из Википедии, их можно увидеть здесь.

Эффект Зеебека внутри модуля ТЭГ
Напряжения, создаваемые эффектом Зеебека, малы и зависят как от используемого материала, так и от разницы температур.Однако внутри модуля ТЭГ имеется несколько пар P-типа и N-типа, которые можно соединить последовательно для увеличения выходного напряжения или параллельно для увеличения тока. На изображении справа вы можете видеть материалы P-типа и N-типа, последовательно соединенные желтыми линиями.

Как изготавливаются модули термоэлектрических генераторов?
Конструкция силового модуля Teg состоит из пар полупроводниковых материалов p-типа и n-типа с высоким термоэлектрическим коэффициентом.Хотя можно использовать многие сплавы, теллурид висмута является наиболее распространенным материалом, используемым сегодня. Этот материал нарезан на небольшие блоки, один из которых образует провод p-типа, а другой — провод n-типа. Каждая пара образует термоэлектрическую пару (ТЭП). Эти термопары чаще всего соединяются электрически, образуя массив из нескольких термопар (термобатареи). В отличие от припоя, используемого в конструкции ТЭО, для модулей термоэлектрических генераторов часто требуются припои, температура оплавления которых превышает 400 C.

Большинство компаний-производителей модулей термоэлектрических генераторов используют множество термоэлектрических пар, которые зажаты между двумя частями неэлектропроводных материалов. Также необходимо, чтобы этот материал был теплопроводным, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу, обычно используются две тонкие керамические пластины, чтобы сформировать так называемый термоэлектрический модуль.

Каждый модуль может содержать десятки пар термоэлектрических пар и называться модулями термоэлектрических генераторов, модулями ТЕС и иногда модулями Пельтье или Зеебека, что просто означает, используются ли они для выработки электроэнергии (Зеебек) или для производства тепла или холода (Пельтье). .Функционально между ними нет никакой разницы. Оба они способны производить тепло и холод или вырабатывать электричество, в зависимости от того, используется ли тепло или электрический ток.

Однако существуют различия в производительности между различными модулями в зависимости от того, для чего они были изготовлены. Например, если модуль изготавливается для использования в автомобильном охладителе постоянного тока на 12 В, термоэлектрические пары будут более толстыми, как и провод, соединяющий модули с источником питания постоянного тока на 12 В.В большинстве случаев сам модуль довольно большой. Это связано с тем, что модуль будет проводить большую нагрузку по току и должен будет выдерживать нагрузку. Хотя этот тип модулей может использоваться для выработки электроэнергии, они не очень подходят для этой задачи, поскольку обладают высоким внутренним сопротивлением (снижающим мощность) и более низкотемпературным припоем, который может расплавиться при использовании в целях Зеебека. Это означает, что электрическое соединение может выйти из строя, когда к модулю будет приложено большее количество тепла, необходимого для выработки значительного количества электроэнергии.

Если термоэлектрический модуль изготавливается для использования в термоэлектрическом генераторе, он имеет свои собственные уникальные требования. Во-первых, они должны иметь самое низкое внутреннее сопротивление и высокотемпературный припой, например, из серебра, для соединения проводов. Также необходимо использовать проволоку с покрытием из ПТФЭ или стекловолокна, чтобы выдерживать высокие температуры. Силиконовые рукава из стекловолокна можно надевать на провода, чтобы обеспечить дополнительную защиту от высоких температур.

Сколько электроэнергии можно вырабатывать?
Вы можете быть сильно удивлены! Несмотря на то, что дровяная печь не считается источником отработанного тепла, ниже приведен пример того, сколько энергии вы можете произвести.Используется генератор мощностью 15 Вт Devil Watt, построенный на термоэлектрических модулях Tegpro. Выходная мощность этого термоэлектрического генератора составляет до 15 Вт, а светильник представляет собой 10-ваттный светильник EverLed LVL2 для скрытого монтажа. Компания Tegpro разработала термоэлектрические генераторы для дровяных печей, мощность которых превышает 200 Вт при производстве термоэлектрической энергии!

Потребность в энергии термоэлектрического генератора
Электричество — необходимость. Если вам когда-либо приходилось страдать из-за длительного отключения электроэнергии, вы бы знали, каково это — потерять всю еду в холодильнике.Если вы живете в холодном климате, ваш дом был холодным, потому что в нем нет тепла, так как большинству систем отопления требуется электричество для работы. Миллионы людей оказались в таком положении, когда зимний шторм отключил электричество на больших территориях.

Солнечные панели — отличный возобновляемый источник энергии, но они производят энергию только в дневное время. Их суточная выработка значительно снижается в более короткие дни в зимние месяцы. Использование генераторов TEG в холодном климате в сочетании с солнечной энергией может обеспечить все потребности вашего дома в энергии.

Преимущества термоэлектрического генератора
Когда вы сравните стоимость солнечных и термоэлектрических генераторов, живущих в холодном северном климате (на основе количества электричества, которое они фактически производят в день), вы обнаружите, что термоэлектрические генераторы TEG Power стоят намного меньше за кВт · ч. чем солнечная. Фотоэлектрический эквивалент 100 Вт мощности ТЭГ, работающей на дровяной печи, составляет 660 Вт солнечных панелей или 2,4 кВтч в день. Это означает, что при усреднении 125-ваттной термоэлектрической мощности в доме в Вермонте можно производить такое же количество электроэнергии в день, как и 1000-ваттные солнечные фотоэлектрические панели.Если сравнивать затраты, диапазон цен на 1000 ватт солнечной энергии составит до 3000 долларов в зависимости от конкретной марки. Тогда как стоимость 125-ваттной термоэлектрической энергии может составлять всего 1200 долларов. В отличие от солнечных батарей, ТЭГ не зависят от солнца для выработки энергии. Если у вас есть постоянный источник тепла, например дрова или пеллеты, ТЭГ могут производить электроэнергию 24 часа в сутки. В отличие от генераторов на ископаемом топливе, ТЭГ имеют мало движущихся частей, кроме охлаждающих вентиляторов или насосов водяного охлаждения, и могут быть рассчитаны на более чем 100 000 часов непрерывной работы.

уроков по созданию термоэлектрической дровяной печи мощностью 120 Вт

Гостевой блог: Мы репостили блог 2012 года из Instructables, созданный Tecwyn Twmffatt в Goat Industries. В нем описываются первые попытки построить термоэлектрическую дровяную печь. Этот блог является частью серии блогов, в которых содержится информация о конкурсе Wood Stove Design Challenge 2018.

Введение: Производство термоэлектрической энергии (ТЭГ)

Эти видео документируют мои первые попытки выработать электричество с помощью термоэлектрического устройства Пельтье в 2012 году.ТЭГ, который я использовал, представляет собой мощное устройство, способное выдерживать высокие температуры и специально предназначенное для выработки электроэнергии.

Что касается инструкций, я не думаю, что многие люди захотят построить систему из 10 ТЭГ, поскольку это было смехотворно дорого, поэтому я добавляю раздел для создания схемы с 1 ТЭГ, которая относительно проста и не требует больших затрат.

Шаг 1: часть 2 из 3


Показана конструкция термоэлектрической генераторной системы из десяти единиц, которая затем устанавливается на дровяную горелку.Теоретическая максимальная мощность составляет 200 Вт. На видео показано, как был собран генератор и как была модифицирована дровяная горелка для получения максимального тепла через ТЭГ. Сами ТЭГ способны выдерживать постоянную температуру 325 градусов Цельсия на горячей стороне и требуют большого количества тепла, чтобы получить 20 ватт, которые каждый из них способен производить.
Шаг 2: Часть 3 из 3


В части 3 мы успешно вырабатываем значительное количество энергии от дровяной печи.На первом сеансе включаются циркуляционный насос, вентилятор и прожекторы 10 x 10 Вт. Во втором сеансе мы пытаемся получить более сбалансированную нагрузку, подключенную к клеммам, и измерить заметное увеличение выходной мощности. 10 контактов соединены двумя параллельными цепочками, и, согласно спецификации производителя, оптимальное выходное напряжение составляет 14,4 В. Ближайшее, что у нас есть, — 13,8 В, при котором мы генерируем 120 Вт. Спецификации предполагают, что при согласованной нагрузке возможна мощность 200 Вт.
Шаг 3: Полный список воспроизведения

31 минута термоэлектрического видео рая!
Шаг 4: Создание 1 генератора ТЭГ

Здесь мы собираемся построить единственный генератор ТЭГ, показанный в первом видео.
Шаг 5: Инструменты и оборудование

Детали:

Модуль ТЭГ термоэлектрического генератора (GM250 449)
…… купить прямо в Китае на сайте: www.thermonamic.com/
Алюминиевый блок 102 x 115 x 20 мм
Стальной блок 102 x 115 x 10 мм
1/4 «BSP заготовки x 6 из
1/4″ BSP штекерные пневматические фитинги с наружной резьбой для трубы 10 мм x 2 (см. Фото выше)
Болты с шестигранной головкой 5 мм x 40 мм x 2 из
25 литров водяной стык
OD 10 мм ID 8 мм нейлоновая пневматическая трубка
Водяной насос 12 В
Светодиоды 12 В, 1 Вт x 20 из

Инструменты:

Метчик с резьбой 1/4 «
Метрический метчик для крупной резьбы 5 мм
Сверло 11.5 мм
Сверло 5,5 мм
Сверло 4,2 мм
Сверлильный пресс
Динамометрический ключ
Сварщик MIG
Плазменный резак / шлифовальный станок с отрезными дисками
GM250-449-10-12.pdf

Шаг 6: сверление и нарезание резьбы в охлаждающем блоке

Используйте технический чертеж для создания внутренних каналов для охлаждающей жидкости в алюминиевом блоке. Я закончил тем, что просверлил полностью до другой стороны и использовал больше заготовок 1/4 дюйма.

Подсоедините фитинги 1/4 дюйма к блоку и установите отвес в насос.Добавьте антифриз в воду в бочке с водой, если она вообще может замерзнуть.

Чтобы создать «сэндвич» с горячим блоком (стальным блоком), ТЭГ и охлаждающим блоком, просверлите в стальном блоке отверстия и нарезайте резьбу для болтов 5 мм.

Приварите горячий блок к боковой стенке горелки для дров и воссоздайте сэндвич с ТЭГ, затягивая болты с помощью динамометрического ключа (см. Прикрепленный файл).

Подключите светодиоды на ТЭГ, включите насос, зажгите дровяную горелку и вперед! Установка и технические характеристики ТЭГ
01.pdf

Шаг 7: Схема 10 ТЭГ


Если вам действительно нужно построить генератор на 10 ТЭГ, фотография выше показывает, что это за проект. У меня есть чертежи САПР, чертежи печатных плат и т. Д. Если кому-то интересно. Не для слабонервных!

PCB 03.pcb
PCB 01.zip
Файлы CAD 02.zip

Есть ли в вашем будущем термоэлектрический генератор?

Представьте: вы просыпаетесь утром, зажигаете дровяную печь и ставите на нее чайник, чтобы он закипел. Через несколько минут, когда вода закипит и вы приготовили чай, вы наклоняетесь и подключаете радио к плите.

Как это возможно? В вашей плите нет движущихся частей … но она может вырабатывать электричество из тепла огня.

Это может звучать как научная фантастика, но термоэлектрические генераторы существуют с 1800-х годов. За последние 20 лет эти генераторы снова стали популярными в экологически чистых промышленных областях, а также в потребительских товарах, и сегодня вы можете найти кухонные горшки и дровяные печи, оснащенные термоэлектрическими генераторами.

Прежде чем мы рассмотрим эти продукты, давайте рассмотрим саму машину.Что такое термоэлектрический генератор?

Наука, лежащая в основе машины

Томас Зеебек. Изображение: Викимедиа

Термоэлектрический генератор — это простое устройство, преобразующее тепло в электрическую энергию посредством явления, известного как эффект Зеебека . [1] Этот эффект получил свое название от Томаса Зеебека, физика, который открыл этот принцип в 1821 году.

Термоэлектрический генератор не требует движущихся частей, потому что это разность температур , которая создает электричество.

В термоэлектрических генераторах используются два разных проводника или полупроводника — в основном, два разных металла, соединенных в петлю с двумя переходами. Для использования устройства создают разницу температур между концами. И это все, что нужно! Когда один переход горячий, а другой холодный, создается цепь, по которой протекает электрический ток.

Схема термоэлектрического генератора. Иллюстрация: EPN

Запутались? Все дело в электронах.

Вот небольшой урок физики: металлы являются хорошими проводниками электричества, потому что они содержат свободные электроны.Свободные электроны передают электрическую энергию.

Электроны в таких материалах, как керамика, тесно связаны со своими атомами и делают керамику отличным электрическим изолятором. Свободные электроны в металлах действуют как газы, которые могут быстро перемещаться через твердые контейнеры — например, электрические кабели или два металла в термоэлектрическом генераторе. [2]

В термоэлектрическом генераторе каждый металл содержит свободные электроны с разной плотностью, и эти электроны создают ток, когда они диффундируют через переходы.По мере увеличения разницы температур, в свою очередь, увеличивается уровень тока.

Термоэлектрические генераторы в ХХ веке

Термоэлектрические генераторы — изобретение не новое. Первоначальный период исследований охватил 1800-е годы, а в 20-м веке наступила эпоха больших надежд, когда некоторые исследователи считали, что термоэлектрический генератор заменит двигатель внутреннего сгорания.

К 1920-м годам в отдаленных районах Советского Союза широко использовались безбатарейные радиоприемники, работающие на термоэлектричестве.Эти радиоприемники были оснащены биметаллическими стержнями, и, поместив один стержень в камин, а другой снаружи на холод, можно было производить электричество, необходимое для работы устройства. И Советский Союз, и США производили радиоприемники, работающие на керосине, во время «холодной войны», которые работали по одному и тому же принципу [3].

Помимо радиоприложений, исследователям было трудно создать удовлетворительные потребительские решения, в которых использовались бы термоэлектрические генераторы. Эффективность генераторов медленно улучшалась, но оставалась низкой, и к 1970 году термоэлектричество вышло из моды.

Термоэлектрическая утилизация отходящего тепла BMW. Фотография: « BMW

»

Заглядывая в будущее

Говорят, что история термоэлектричества — это серия открытий, разделенных паузами на 20-25 лет, когда мало что происходит. Примерно через 20-25 лет после затишья 1970-х годов интерес к термоэлектричеству возродился — отчасти из-за растущего в 1990-х годах стремления к экономии ресурсов.

С тех пор исследователи снова начали поиск подходящих приложений для этого устройства.Человеческая деятельность расходует большое количество отработанного тепла, и прелесть термоэлектрических генераторов заключается в том, что их можно использовать для рекуперации этого тепла из любого места. Давняя проблема низкого КПД этих генераторов остается, но может измениться с появлением современных технологий.

Одно очевидное место для термоэлектрических решений — автомобили, потому что автомобили производят много отработанного тепла.

В ближайшем будущем мы, скорее всего, увидим термоэлектрические генераторы, оснащенные моделями Volkswagen и BMW.[4] BMW успешно проехала на прототипе с термоэлектрическим оборудованием более 12 000 км, а у Volkswagen есть генератор, который производит 30% электроэнергии, необходимой автомобилю, и снижает расход топлива более чем на 5%. [5]

Хотя исследователи ранее протестировали и выбросили несколько прототипов, похоже, что они дойдут до производства.

Современные термоэлектрические приложения

Если вы хотите использовать эту технологию сегодня, существует ряд доступных продуктов.

PowerPot V

Термоэлектрическая кастрюля PowerPot V с огнеупорным USB-кабелем. Фотография: PowerPot

.

На рынке представлено несколько различных продуктов для приготовления пищи с USB-разъемом, включая эту модель: PowerPot V. PowerPot V — это именно то, на что он похож — кастрюля с (огнеупорным) USB-шнуром, выходящим из ее бока. Чтобы произвести электричество, наполните горшок холодной водой и поставьте на огонь. PowerPot V может заряжать смартфоны, налобные фонари, устройства GPS, водоочистители и многое другое.

плита Devil Watt Camping Cook

Devil Watt DW-ST – 15W Термоэлектрический генератор для походной плиты. Фотография: TEGMART

.

Термоэлектрический генератор Devil Watt DW-ST – 15W Camping Cook Stove похож на PowerPot V., но более мощный, чем PowerPot V. Устройство Devil Watt ставится прямо на огонь и генерирует достаточно электричества для питания устройства 12 В постоянного тока. Он также имеет выход USB 5 В постоянного тока, который должен заряжать различные USB-устройства, такие как смартфоны.

Термоэлектрический генератор для походной плиты Devil Watt DW-ST – 15W поставляется с двумя кабелями.Первый обеспечивает автомобильный выход 12 В постоянного тока, а также порт USB 5 В постоянного тока, а второй обеспечивает 13,8 В (для зарядки аккумуляторов).

Термофор Индигирка Дровяная печь

Термофор Индигирка Дровяная печь. Фото: Thermofor

.

Модель Indigirka от Thermofor содержит встроенный термоэлектрический генератор, который запускается примерно через 10-15 минут после зажигания. Thermofor утверждает, что печь вырабатывает постоянный электрический ток напряжением 12 В и мощностью до 60 Вт. «Электроэнергии, вырабатываемой плитой, — утверждает Thermofor, — достаточно для питания 2 или 3 энергосберегающих ламп, зарядки аккумулятора ноутбука, сотового или спутникового телефона, радио, DVD-плеера или другого портативного источника энергии. спасательные устройства.”

Сделай сам — как сделать термоэлектрический генератор

Экспериментировать с термоэлектричеством довольно просто — просто имейте в виду, что вы работаете с устройством с низким КПД, а термоэлектрический модуль может быть дорогостоящим.

Зарядное устройство для смартфона. Фото: Дэвид Йоханссон / Instructables

Вот три ссылки, с которых можно начать:

  1. Рюкзак Light
  2. Производство электроэнергии с помощью свечи и радиатора
  3. Зарядное устройство для смартфона на базе Fire

Обратите внимание, что Backpacking Light и некоторые другие онлайн-руководства по термоэлектрической энергии используют охлаждающие модули Пельтье вместо генераторов Зеебека.Модули охлаждения Пельтье — это связанные устройства, в которых используется тот же физический процесс, что и в генераторах Зеебека. Этот процесс иногда называют эффектом Пельтье – Зеебека . Чтобы узнать больше об этом, изучите эффект Пельтье.

Дополнительные ресурсы:

Широко распространенные и практические применения термоэлектрической технологии долгое время существовали за пределами нашей досягаемости, но достижения в области технологий могут теперь принести нам новые и простые термоэлектрические решения, отвечающие нашим потребностям в энергии.

Сообщите нам, если вы экспериментируете с термоэлектричеством — мы будем рады видеть, что вы делаете.

Термоэлектрический генератор на основе оксида меди

может зажечь светодиод

Термоэлектрический генератор из оксида меди может зажечь светодиод

Автор: Найл Штайнер K7NS.

июль 2011г.

Всего 16 переходов оксида меди могут обеспечить напряжение, достаточное для зажигания светодиода.


Оксид меди, который образуется на кусках меди, когда их нагревают пламенем, очень интересен.Помимо того, что его можно использовать для других вещей, таких как изготовление фотодатчиков, термисторов, датчиков давления и диодов, его также можно использовать для создания впечатляющего самодельного термоэлектрического перехода, способного производить сотни милливольт при нагревании пламенем.

Создание простого термоэлектрического перехода из оксида меди.

Термоэлектрический генератор или переходник из оксида меди очень легко изготовить. Просто нагрейте два куска обычного медного провода в пропановом пламени, чтобы образовался слой оксида меди, а затем поместите два провода в контакт друг с другом.Вот и все. Между двумя проводами возникает электрический потенциал, когда один провод нагревается до гораздо более высокой температуры, чем другой.

Самый горячий провод будет отрицательным, а холодный — положительным.

Одно соединение из оксида меди может легко производить ток, достаточный для отклонения измерителя до более чем полной шкалы, когда он настроен на показания от 0 до 50 микроампер или от 0 до 100 милливольт.

Если измеритель настроен на показания от 0 до 500 милливольт, переход оксида меди может давать показания, превышающие 300 милливольт.

Переключатель рядом со счетчиком — это реверсивный переключатель для удобства, когда я хочу поменять местами подключения к счетчику.


Термобатарея из оксида меди с 16 последовательными переходами.

Эта термобатарея, состоящая всего из 16 последовательно соединенных переходов оксида меди, может производить от двух до трех вольт при нагревании в пламени. Эта термобатарея показана вверху этой страницы, вырабатывая напряжение, достаточное для зажигания светодиода.

Для включения одного и того же светодиода потребуется более 100 термопар, сделанных из специальной проволоки, последовательно включенной.Для зажигания одного и того же светодиода потребуется примерно 1600 медных и стальных термопар.

Компромисс заключается в том, что проволочные термопары могут легко производить намного больший ток, чем это легко сделать с переходом из оксида меди. Обычно соединение оксида меди может легко производить сотни милливольт, тогда как соединение провода может легко производить сотни миллиампер.

Рисунки выше говорят сами за себя. Кусочки провода сделаны из голой медной проволоки диаметром 18 AWG и имеют длину 3 дюйма от горячих концов до концов шпильки.Г-образные изгибы находятся на расстоянии 3/4 дюйма от горячих концов. Круглое деревянное крепление для всех кусков проволоки имеет диаметр 6 дюймов, а центральная часть выреза — 3 1/2 дюйма в диаметре.

Все куски медного провода установлены с интервалом 22 1/2 градуса, чтобы равномерно распределить их по окружности.

Каждый L-образный провод представляет собой холодную положительную сторону соединения, а каждый более длинный прямой отрезок — горячую отрицательную сторону соединения.

Термоэлектрические переходы образованы оксидом меди между каждым прямым отрезком провода и L-образным отрезком, который лежит поверх него.


В большинстве статей, описывающих проекты по производству оксида меди, обычно обсуждаются вопросы оксида меди (черный) или оксида меди (красный) и задачи их разделения. Из большого опыта создания термоэлектрических генераторов и проведения других экспериментов с оксидом меди я обнаружил, что обычно это не имеет значения. Когда устройство из оксида меди изготавливается профессионально, это, конечно, важный вопрос, но для целей домашних экспериментов обычно можно получить впечатляющие результаты, не беспокоясь об отделении черного оксида меди от красного оксида меди.

При нагревании кусков меди обычно верхний слой представляет собой черный оксид со слоем красного оксида под ним. но я обнаружил, что слой черного оксида меди может также содержать значительное количество красного оксида меди.

Кусочки черного оксида меди часто отваливаются хлопьями после нагревания куска меди. Однажды я измельчил некоторые из этих черных хлопьев оксида меди в ступке с пестиком, и в результате получился красновато-коричневый порошок, очень похожий на красный оксид меди.Я также провел другие эксперименты, которые показали присутствие красной окиси меди в хлопьях черной окиси меди.


Что происходит?

Я провел всю свою жизнь, читая все технические книги и статьи, которые смог найти, и могу вспомнить, что видел только одну книгу, в которой рассказывается, как сделать что-то подобное, и ни одной книги, объясняющей, как это устройство работает. Однако можно с уверенностью сказать, что объяснение можно найти в институционализированной литературе.Не будучи в настоящее время аффилированным с какими-либо учреждениями, у меня нет свободного доступа к большей части их литературы, что делает стоимость ее чтения непомерно высокой. Итак, я предложу свой взгляд на происходящее.

Термопару обычно считают соединением двух разнородных металлов, но было бы лучше сказать, что это соединение двух разнородных проводников. Прикосновение двух окисленных проводов вместе образует соединение оксида меди с оксидом меди. Дело не в этом.Оксид меди на обоих проводах следует рассматривать как один сплошной провод между двумя медными проводами, причем очень короткий. Теперь это можно рассматривать как классическую схему двух термопар, соединенных спиной друг к другу. У нас есть переход медь — оксид меди на горячем проводе и противоположный переход оксида меди — медь на холодном проводе. Имея это в виду, теперь легко рассматривать это устройство как обычную цепь термопары.

Легко задаться вопросом, как это устройство могло вообще работать, потому что оксид меди, который находится между двумя проводами, является почти изолятором.Однако оксид меди также действует как термистор с очень высоким отрицательным температурным коэффициентом. Даже «холодная» проволока все еще нагревается до такой степени, что сопротивление оксида меди падает до очень низкого значения, позволяя току течь.

Я должен отдать должное более старой книге Аурела де Ратти «Простые научные эксперименты», поскольку это единственная книга, которую я когда-либо видел, которая знакомит читателя с этим термоэлектрическим генератором на основе оксида меди. В этой книге есть и другие интересные вещи.Он переиздается и продается компанией Lindsay Publications Inc.


Домашняя страница Sparkbangbuzz.

Power Generation — термоэлектрический

Выходная мощность (P o ) модуля в ваттах составляет:

P o = R L x

Возможно, но маловероятно, что в рамках данного применения генератора будут существовать точные условия, при которых один модуль будет обеспечивать точную желаемую выходную мощность.В результате большинство термоэлектрических генераторов содержат ряд отдельных модулей, которые могут быть электрически соединены последовательно, параллельно или последовательно / параллельно. Типичная конфигурация генератора показана на рисунке (13.2). Этот генератор имеет общее количество модулей NT с количеством модулей, подключенных последовательно, и количеством модулей, подключенных параллельно. Общее количество модулей в системе:

NT = NS x NP


Рисунок (13-2)

Типовой термоэлектрический генератор

с последовательно-параллельным расположением модулей

Ток (I), проходящий через сопротивление нагрузки R L , составляет:

NS x S M x DT
Я = __________________
NS x R M
_____________ + R L
НП

Выходное напряжение (В O ) от генератора в вольтах составляет:

Выходная мощность (P O ) генератора в ваттах составляет:

NT x (S M x DT) 2
_________________
4 x R M

P O = V O x I =

Общая тепловая нагрузка (Qh) на генератор в ваттах составляет:

КПД (E g ) генератора составляет:

P O
E г = ——— x 100%
Qh

Максимальный КПД достигается, когда внутреннее сопротивление генератора (R GEN ) равно сопротивлению нагрузки (R L ).Сопротивление генератора:

NS x R M
R GEN = —————
NP

13.3 ПРИМЕР ПРОЕКТИРОВАНИЯ: Чтобы проиллюстрировать типичный процесс проектирования, давайте проанализируем требования к 12-вольтовому термоэлектрическому генератору мощностью 1,5 ампера. Генератор необходим для питания телеметрической электроники на удаленном нефтепроводе, где горячая, непрерывно текущая нефть создает температуру кожуха трубы 130 ° C.Проточная вода (имеющая температуру 10 ° C) также доступна на удаленном объекте, и было определено, что эффективный радиатор с водяным охлаждением может поддерживать температуру +30 ° C на холодной стороне генератора TE. используйте уравнения из раздела 11, чтобы получить значения SM, RM и KM для наших расчетов.

Чтобы начать процесс проектирования, мы рассмотрим параметры системы и сделаем некоторые предварительные расчеты.

Дано:

T h = + 130 ° C = 403.2 ° K
T c = + 30 ° C = 303,2 ° K
V o = 12 вольт
I = 1,5 ампера

Для этого:

T ср = (T h + T c ) / 2 = (403,2 + 303,2) / 2 = 353,2 ° K
R L = V o / I = 12 / 1,5 = 8,0 Ом
P o = V o x I = 12 x 1,5 = 18 Вт
DT = T h -T c = 403.2 — 303,2 = 100 ° К

Обычно желательно выбирать термоэлектрический модуль с относительно «высокой мощностью» для генераторов, чтобы минимизировать общую стоимость системы. По этой причине мы выберем модуль на 127 пар, 6 ампер, который будет использоваться в нашем дизайне.

При расчете SM, RM и KM для нашего выбранного модуля на 127 пар, 6 ампер, следующие значения получаются при Tav = 353,2 ° K:

S M = 0,05544 В / ° K
R M = 3.0994 Ом
K M = 0,6632 Вт / ° K

Требуемая мощность нагрузки была рассчитана как 18 Вт. Теперь необходимо определить минимальное количество модулей, необходимых для удовлетворения этого требования к нагрузке. Максимальная выходная мощность от одного модуля:

(S M x DT) 2

(0.05544 x 100) 2

P макс. =

____________ =

______________ = 2,479 Вт

4 x R M

4 х 3.0994

Минимальное количество необходимых модулей:

P o
——
P макс

18
= ——— =
2,479

NT мин = 7.3 »8

Поскольку максимальная эффективность генератора достигается, когда R GEN = R L , для большинства приложений желательно выбрать конфигурацию последовательного / параллельного модуля, которая наилучшим образом приблизит этот баланс сопротивлений. Одним из возможных исключений для выравнивания R GEN с R L является ситуация, когда требуется относительно низкий ток (в миллиамперном диапазоне) и умеренное напряжение. В этом случае соединение всех модулей электрически последовательно может дать наилучшие результаты.Однако имейте в виду, что максимальное выходное напряжение от генератора будет получено от группы модулей с прямым последовательным соединением только тогда, когда сопротивление нагрузки значительно выше, чем внутреннее сопротивление генератора.

В качестве отправной точки при оценке любого термоэлектрического генератора часто бывает полезно сначала изучить конфигурацию с прямым последовательным соединением. Сопротивление последовательной цепочки из восьми модулей составляет:

.
R GEN = NS x R M
————— =
NP
8 х 3.0994
—————
1
= 24,8 Ом

Видно, что сопротивление генератора 24,8 Ом значительно выше, чем сопротивление нагрузки 8,0 Ом, что указывает на то, что прямое последовательное соединение модулей, вероятно, не лучший вариант. Для условий всех серий, где NS = 8 и NP = 1, выходное напряжение составляет:

В группе из восьми модулей следующая наиболее логичная конфигурация соединения — это две параллельные цепочки по четыре модуля, т.е.е., NS = 4 и NP = 2. Сопротивление генератора для этой конфигурации, таким образом, составляет:

R GEN = NS x R M
———— =
NP
4 x 3,0994
————
2
= 6,2 Ом

Хотя R 6,2 Ом, значение GEN не совсем соответствует 8.Сопротивление нагрузки 0 Ом, это значение обычно считается находящимся в удовлетворительном диапазоне. В любом случае, это наиболее близкое соответствие сопротивления, которое может быть получено с выбранным типом модуля. Напряжение для этой схемы (12,49 В) рассчитывается следующим образом:

Теперь мы можем видеть, что Vo довольно близко к желаемому значению, и очевидно, что мы получили оптимальную последовательную / параллельную конфигурацию. Если требуется «точная настройка» Vo, это необходимо будет выполнить либо с помощью некоторой формы электронного регулирования напряжения, либо путем внешнего изменения применяемого перепада температур (DT).В некоторых случаях будет обнаружено, что выходное напряжение значительно выходит за пределы допустимого диапазона, несмотря на попытку всех возможных последовательностей / параллельных комбинаций. В этом случае может потребоваться использовать альтернативный термоэлектрический модуль, имеющий другой номинальный ток и / или количество пар.

Теперь можно завершить анализ конструкции, определив уровни мощности и КПД. Поскольку мы установили Vo, выходную мощность (Po) можно просто вычислить:

(V o ) 2 (12.49) 2
P o = ——— = ——— = 19,5 Вт
RL 8,0


Общая тепловая нагрузка (Qh) на генератор составляет:


КПД генератора (Eg) составляет:

E г = P o
——
Q h
х 100% = 19.5
———
657,5
x 100% = 2,97%

Тепло, передаваемое радиатору холодной стороны (Qc), составляет:

Q c = Q h — P o = 657,7 — 19,5 = 638,2 Вт

Максимально допустимое тепловое сопротивление (Qs) радиатора холодной стороны составляет:

(Qs) = T подъем
————— =
Q c
30–10 ° C
—————— =
638.2
0,031 ° C / Вт

Для любой конструкции термоэлектрического генератора всегда желательно максимизировать применяемую разность температур, чтобы минимизировать общее количество модулей в системе. Эта ситуация хорошо видна на рисунке (13.3). Требования к модулям для типичного 12-вольтового генератора с силой тока 1 ампер представлены на графике при нескольких фиксированных значениях Th, основанных на использовании 127-парных 6-амперных модулей TE.Из этого графика видно, что требуется очень большое количество модулей, когда температура холодной стороны (Tc) высока и, следовательно, перепад температур невелик. Производительность радиатора с холодной стороны имеет первостепенное значение, и его тепловое сопротивление должно быть чрезвычайно низким. Во многих случаях конструкция теплоотвода с холодной стороны оказывается самой сложной инженерной проблемой.


Рисунок (13-3)

Общее количество 127 пар модулей по 6 ампер, необходимых для 12-вольтового термоэлектрического генератора мощностью 1 ампер

13.4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ В КАЛОРИМЕТРЕ : Менее, но жизнеспособным применением термоэлектрических модулей, работающих в режиме выработки электроэнергии, является создание калориметров. В обычном калориметре для измерения тепла используются обычные термопары, основанные исключительно на эффекте Зеебека. За счет использования термоэлектрического охлаждающего модуля с несколькими парами можно изготовить калориметр, имеющий чувствительность (выходное напряжение на единицу плотности теплового потока) в 10–200 раз большую чувствительность стандартной термопары медь-константин.При использовании в калориметре термоэлектрический модуль часто называют термобатареей. Выходное напряжение холостого хода (В) одной термоэлектрической пары, как описано в параграфе 13.2 и показано на рисунке (13.1), составляет:

В = S x DT

Где :

В = выходное напряжение пары в вольтах
S = средний коэффициент Зеебека в вольтах / ° K
DT = разница температур в паре в ° K, где DT = Th-Tc

Для реального модуля TE, имеющего несколько пар и коэффициент Зеебека SM, выходное напряжение (Vo) составляет:

V o = S M x DT

Тепловой поток через ТЭ или «термобатарею» составляет:

K M x V o
—————
S M

Q = K M x DT =

Где :

Q = тепловой поток в ваттах
KM = теплопроводность модуля в ваттах / ° K

Общая площадь поперечного сечения (AM) всех элементов в модуле составляет:

A M = A x N

Где :

AM = общая площадь всех элементов модуля в см 2
A = площадь поперечного сечения одного элемента в см 2
N = общее количество элементов в модуле

Плотность теплового потока (q) в Вт / см 2 составляет:

q = K M x DT
————— =
A M
K M x V o
—————
S M x A M

Большинство стандартных термоэлектрических охлаждающих модулей могут использоваться в калориметрах, но улучшенная чувствительность может быть реализована путем изменения отношения длины к площади (L / A) элементов ТЕ.Относительно большое отношение L / A, приводящее к высокому и «тощему» элементу, обеспечивает наилучшую чувствительность калориметра. Чтобы проиллюстрировать эту ситуацию, рассмотрим следующее:

Чувствительность модуля как калориметра (Sc) составляет:

S c = V o
—————
q
S M x A M
= —————
K M

Было видно, что чувствительность (Sc) прямо пропорциональна коэффициенту Зеебека (SM) и общей площади поперечного сечения (AM) и обратно пропорциональна теплопроводности (KM).Переписав приведенное выше уравнение относительно теплопроводности (k) вместо теплопроводности (KM), мы получим:

S c = S M x A M
—————
k x N x A / L

Поскольку N x A = AM, выражение можно переформулировать как:

S c = S M x L
—————
k

Из этого уравнения очевидно, что чувствительность калориметра напрямую связана с длиной (L) элемента, и поэтому желательно выбирать термоэлектрический модуль с максимально возможным соотношением сторон элемента.Имейте в виду, что существуют практические ограничения на геометрию элемента из-за хрупкости кристаллического материала теллурида висмута. Однако, работая в этих пределах, можно изготавливать специальные модули, которые особенно подходят для использования в калориметрах.

(PDF) Термоэлектрический генератор: Зарядное устройство для мобильных устройств

Термоэлектрический генератор: Зарядное устройство для мобильных устройств

Альберт Патрик Дж. Дэвид, ECT

Реферат — Преобразование энергии с использованием утилизации отходящего тепла

технологий, особенно термоэлектрических генераторов (ТЭГ)

технологий развился в последние годы.Его использование

в альтернативной энергетической отрасли предпринято с учетом многих аспектов

. Предыдущие исследования показали, что использование ТЭГ в качестве метода сбора отработанного тепла

возможно.

Исследование по поиску возобновляемых источников энергии

вызывает серьезную озабоченность во всем мире как замена высокому спросу на ископаемое топливо

. Исследователь рискнул в

собирать тепловую энергию и преобразовывать ее в электрическую.

Это стало возможным с использованием эффекта Зеебека. Электрогенераторы (ТЭГ) Thermo-

— это полупроводниковые устройства, которые собирают тепло для производства электроэнергии. Ресурсеры разработали генератор

, который использует альтернативный источник энергии, который можно использовать для сбора и хранения электроэнергии. Энергия, которая будет храниться на

, может быть использована в различных приложениях, например, для питания и перезарядки

мобильных устройств.

Базовая модель данного исследования (прототип) электрического генератора Thermo-

будет состоять из алюминиевого радиатора и термоэлектрического охладителя

IC (устройство Пельтье), который будет использоваться в качестве генератора

. Две стороны устройства Пельтье — холодная и горячая сторона

, что дает разницу температур, которая используется для выработки электроэнергии

.

Ключевые слова — термоэлектрическая, тепловая энергия, Зеебек, Пельтье,

электричество, генератор, возобновляемые источники энергии, зеленая энергия

I.ВВЕДЕНИЕ

Пристрастие к электричеству привело к одновременной

зависимости от ископаемого топлива. Однако запасы ископаемого топлива

скоро будут исчерпаны, поскольку нефть — ограниченный ресурс.

С годами стоимость электроэнергии выросла до беспрецедентного уровня

из-за ограниченного предложения нефти и

экономических и политических факторов. Таким образом, возобновляемые источники энергии являются на

более привлекательной альтернативой производству электроэнергии, поскольку

также обеспечат более чистую окружающую среду для будущих поколений

.В настоящее время существует множество отличных решений для

возобновляемых источников энергии, но некоторые из них неосуществимы. В этом предлагаемом проекте

будет создано устройство, чтобы представить

способ для людей создавать возобновляемую энергию с использованием термоэлектрических устройств

.

Все термоэлектрические генераторы — это твердотельные устройства, которые

преобразуют тепло в электричество. В отличие от традиционных двигателей динамического нагрева

, термоэлектрические генераторы не содержат движущихся частей

и полностью бесшумны.Такие генераторы

надежно использовались в течение более 30 лет без обслуживания в

зондах дальнего космоса, таких как миссии «Вояджер»

НАСА. (Fisk, 2005)

Департамент информационных и коммуникационных технологий, Булакан

Государственный университет (кампус Менесес), город Малолос, Филиппины.

Возобновляемая энергия может быть получена многими способами; для

, например, солнечная энергия, энергия ветра, гидроэнергетика, атомная энергия

и многое другое.Для каждой из этих различных форм

, производящих электричество, существуют определенные ограничения. Солнечная энергия

— наиболее распространенная форма возобновляемой энергии, которая используется

в различных приложениях, от бытовой электросети до электрических систем

космических аппаратов. Однако солнечная энергия может быть произведена только при солнечном свете

, что требует использования

альтернативных источников энергии или метода хранения энергии для дальнейшего использования

.Энергия ветра и гидроэнергия имеет свои собственные ограничения

, что делает их недостаточными для более широкого использования. Ядерная энергия

используется в таких приложениях, как электростанции и

военных транспортных средств. Ядерные источники могут обеспечить

достаточного количества энергии, но при этом образуются

опасных отходов, вредных для окружающей среды. Этот проект направлен на создание

источника возобновляемой энергии, который преодолеет ограничения

существующих методов.

Термоэлектрическое устройство преобразует тепловую энергию в

электрическую энергию с помощью набора термопар.

Были проведены исследования по повышению эффективности термоэлектрического генератора

путем включения других технологий,

, таких как нанотехнологии. Хотя эти устройства

в основном используются в космических технологиях, они также могут применяться в технологиях

на Земле, что может внести дополнительный вклад в развитие технологий

.Некоторые применения этой технологии

включают автомобили, компьютеры, бытовые приборы

и т. Д. Например, термоэлектрические устройства

могут повысить выработку энергии гибридными автомобилями на

, производя электричество с использованием отработанного тепла двигателя. Если

окружающая среда имеет температурный градиент, можно применять термоэлектрические устройства

, поскольку они не требуют значительного обслуживания, а

обеспечивают электричеством в течение многих лет.

Рис. 1: Термоэлектрический генератор

Термоэлектрический генератор — это устройство, состоящее из

полупроводников p-типа и n-типа, соединенных последовательно,

показано на рисунке 1. Эта структура может использоваться для преобразования

преобразование тепловой энергии в электричество с использованием принципа, известного как эффект Зеебека

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.