1821 yılında, Johann Seebeck adlı ünlü bir bilim adamı, iki farklı iletken arasında geliştirilen ve bu elektrik üretebilen termal gradyan kavramını yeniden canlandırdı. Termoelektrik etki ile ilgili olarak, ısı üreten iletken maddede sıcaklık gradyanı olarak adlandırılan bir kavram vardır ve bu sonuç, yük taşıyıcının difüzyonunda ortaya çıkar. Oluşan sıcak ve soğuk maddeler arasındaki bu ısı akışı Voltaj fark. Bu senaryo, cihazın termoelektrik sistemini keşfetti. jeneratör ve bugün, makalemiz onun çalışması, avantajları, sınırlamaları ve ilgili kavramlar üzerine.

Termoelektrik Jeneratör nedir?

Termoelektrik, elektrik ve termo kelimelerinin birleşiminden oluşan isimdir. Dolayısıyla isim, ısının ısı enerjisine ve elektriğin elektrik enerjisine karşılık geldiğini belirtir. Termoelektrik jeneratörler ise, iki bölüm arasında oluşan sıcaklık farkının elektrik prizine dönüştürülmesinde uygulanan cihazlardır. elektriksel enerji formu . Bu temel termoelektrik jeneratör tanımı .

Bu cihazlar, katı bileşenler yoluyla ısı akışı ile elektrik arasında gerçekleşen arayüzü içeren termoelektrik etkilere bağlıdır.

İnşaat

Termoelektrik jeneratörler, p-tipi ve n-tipi olmak üzere iki temel bağlantıdan oluşan katı hal ısı bileşenleri olan cihazlardır. P-tipi bağlantı noktasının + ve yük konsantrasyonunun artması ve n-tipi bağlantı noktasının artan -ve yüklü elemanların konsantrasyonu vardır.

P-tipi bileşenler, daha pozitif yüklü taşıyıcılara veya deliklere sahip olacak şekilde katkılanır, böylece pozitif bir Seebeck katsayısı sağlar. Benzer bir şekilde, n-tipi bileşenler daha negatif yüklü taşıyıcılara sahip olacak şekilde katkılanır, böylece negatif bir Seeback katsayısı türü sağlar.

Termoelektrik Jeneratör Çalışması

İki bağlantı arasındaki elektrik bağlantısının geçişiyle, her pozitif yüklü taşıyıcı n bağlantısına hareket eder ve benzer şekilde negatif yüklü taşıyıcı p-bağlantısına hareket eder. İçinde termoelektrik jeneratör yapımı , en çok uygulanan unsur kurşun tellürdür.

Asgari miktarda sodyum veya bizmut içeren tellür ve kurşundan oluşan bileşendir. Buna ek olarak, bu cihaz yapımında kullanılan diğer elementler bizmut sülfür, kalay tellürür, bizmut tellürür, indiyum arsenit, germanyum tellürür ve diğerleridir. Bu malzemelerle, termoelektrik jeneratör tasarımı yapılabilir.

Termoelektrik Jeneratör Çalışma Prensibi

termoelektrik jeneratör çalışıyor Seeback etkisine bağlıdır. Bu etkide, iki farklı metal arasında oluşan bir döngü, metal bağlantılar çeşitli sıcaklık seviyelerinde tutulduğunda bir emf üretir. Bu senaryo nedeniyle, bunlar aynı zamanda Seeback güç jeneratörleri olarak da adlandırılır. termoelektrik jeneratör blok diyagramı şu şekilde gösterilir:

Blok Şeması

Bir termoelektrik jeneratör, genellikle yüksek sıcaklık değerlerinde tutulan bir ısı kaynağına dahil edilir ve bir ısı giderici de dahildir. Burada, ısı emici sıcaklığı, ısı kaynağının sıcaklığından daha düşük olmalıdır. Isı kaynağı ve soğutucu için sıcaklık değerlerindeki değişim, yük bölümü boyunca akıma izin verir.

Bu tür bir enerji dönüşümünde, diğer enerji dönüşümü türlerine benzeyen hiçbir geçiş enerjisi dönüşümü yoktur. Bundan dolayı doğrudan enerji dönüşümü olarak adlandırılır. Bu Seeback etkisi nedeniyle üretilen güç, tek fazlı DC tipindedir ve I olarak temsil edilir.^ikiR_Lburada RL, yükteki direnç değerine karşılık gelir.

Çıkış voltajı ve güç değerleri iki şekilde artırılabilir. Birincisi, sıcak ve soğuk kenarlar arasında yükselen sıcaklık değişimini artırmak, diğeri ise termoelektrik güç jeneratörleri ile seri bir bağlantı oluşturmaktır.

Bu TEG cihazının voltajı V = αΔ T ile verilir,

'Α', Seeback katsayısına karşılık gelir ve 'Δ', iki kavşak arasındaki sıcaklık değişimidir. Bununla birlikte, mevcut akış tarafından verilir

Ben = (V / R + R_L)

Bundan voltaj denklemi

V = αΔT / R + R_L

Bundan, yük bölümü boyunca güç akışı

Yükte P = (αΔT / R + R_L)^iki(R_L)

R, R'ye ulaştığında güç oranı daha fazladır_L, sonra

Pmax = (αΔT)^iki/ (4R)

Sıcak kenara ısı beslemesi ve soğuk kenardan ısının uzaklaştırılması zamanına kadar akım akışı olacaktır. Ve geliştirilen akım DC formdadır ve vasıtasıyla AC tipine dönüştürülebilir. invertörler . Gerilim değerleri, transformatörlerin uygulanmasıyla daha fazla artırılabilir.

Bu tür bir enerji dönüşümü, enerji akış yolunun tekrar değiştirilebildiği yerlerde tersine çevrilebilir. Hem DC gücü hem de yük kenarlardan kaldırıldığında, ısı termoelektrik jeneratörlerden kolayca çekilebilir. Yani, bu termoelektrik jeneratör teorisi çalışmanın arkasında.

Termoelektrik Jeneratör Verimlilik Denklemi

Bu cihazın verimliliği, yük bölümünde dirençte üretilen gücün yük direnci boyunca ısı akışına oranı olarak temsil edilir. Bu oran şu şekilde temsil edilir:

Verimlilik = (RL'de üretilen güç) / (Isı akışı 'Q')

= (I^ikiR_L) / Q

Verimlilik = (αΔT / R + R_L)^iki(R_L) / Q

Termoelektrik jeneratörün verimliliği bu şekilde hesaplanabilir.

Termoelektrik Jeneratör Tipleri

TEG cihaz boyutu, ısı kaynağı türü ve ısı emici kaynağı, güç yeteneği ve uygulama amacına bağlı olarak, TEG’ler temel olarak üç tür olarak sınıflandırılır ve bunlar:

Fosil yakıt jeneratörleri
Nükleer yakıtlı jeneratörler
Güneş kaynak üreteçleri

Fosil Yakıt Jeneratörleri

Bu tip jeneratör, ısı kaynağı olarak gazyağı, doğal gaz, bütan, odun, propan ve jet yakıtlarını kullanmak üzere tasarlanmıştır. Ticari uygulamalar için çıkış gücü 10-100 watt arasında değişir. Bu tür termoelektrik jeneratörler, seyrüsefer yardımcıları, bilgi toplama, iletişim ağları ve katodik güvenlik gibi uzak konumlarda kullanılır, böylece elektrolizin metal boruları ve deniz sistemlerini tahrip etmesini önler.

Nükleer Yakıtlı Jeneratörler

Radyoaktif izotopların ayrıştırılmış bileşenleri, TEG cihazları için daha yüksek sıcaklıkta ısı kaynağı sağlamak için kullanılabilir. Bu cihazlar uygun şekilde nükleer emisyona duyarlı olduğundan ve ısı kaynağı elemanı uzun bir süre kullanılabildiğinden, bu nükleer yakıtlı termoelektrik jeneratörler uzak uygulamalarda uygulanır.

Güneş Kaynak Jeneratörleri

Güneş enerjili termoelektrik jeneratörleri, uzak yerlerde ve gelişmemiş alanlarda minimum boyutta sulama pompalarına güç sağlamak için birkaç başarı ile kullanılmıştır. Güneş enerjili termoelektrik jeneratörleri, yörüngedeki uzay aracına elektrik gücü sağlamak için inşa edilmiştir.

Termoelektrik Jeneratörlerin Avantaj ve Dezavantajları

termoelektrik jeneratörün avantajları şunlardır:

“sıralı devre vs kombinasyonel devre ”

Bu TEG cihazında kullanılan tüm bileşenler katı hal olduğundan, gelişmiş güvenilirliğe sahiptirler
Aşırı yakıt kaynakları yelpazesi
TEG cihazları, mW'ninki ile minimum düzeyde olmayan ve KW'den daha yüksek güç sağlayacak şekilde üretilmiştir, bu da büyük ölçeklenebilirliğe sahip oldukları anlamına gelir
Bunlar doğrudan enerji dönüşüm cihazlarıdır
Sessizce çalıştırılır
Minimum boyut
Bunlar aşırı ve sıfır yerçekimi kuvvetlerinde bile işlev görebilir

termoelektrik jeneratörün dezavantajları şunlardır:

Diğer jeneratör türlerine kıyasla bunlar biraz pahalıdır
Bunlar minimum verimliliğe sahiptir
Minimal termal özellikler
Bu cihazlar daha fazla çıkış direncine ihtiyaç duyar

Termoelektrik Jeneratör Uygulamaları

Otomobillerin yakıt performansını artırmak için çoğunlukla TEG cihazı kullanılmaktadır. Bu jeneratörler, aracın çalışması sırasında üretilen ısıyı kullanır.
Seebeck Power Generation, uzay aracına güç sağlamak için kullanılıyor.
Hava durumu sistemleri, röle ağları ve diğerleri gibi uzak istasyonlara güç sağlamak için uygulanacak termoelektrik jeneratörler

Yani, bu tamamen ayrıntılı termoelektrik jeneratör konseptiyle ilgili. Genel olarak, jeneratörler büyük öneme sahip olduğundan, birçok alanda birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ilgili kavramlar dışında burada açıkça bilinmesi gereken diğer kavram,