Lämpösähkögeneraattorin (TEG) piirin tekeminen

Lämpösähkögeneraattori (TEG) on eräänlainen 'vapaan energian laite', jolla on ominaisuus lämpötilan muuntaminen sähköksi . Tässä viestissä opimme hieman tästä käsitteestä ja selvitämme, kuinka voimme käyttää sitä sähkön tuottamiseen lämmöstä ja kylmästä.

Mikä on TEG

Yhdessä aikaisemmassa artikkelissani olen jo selittänyt samanlaisen käsitteen kuinka tehdä pieni jääkaappi Peltier-laitteella

Peltier-laite on myös pohjimmiltaan TEG, joka on suunniteltu tuottamaan sähköä lämpötilaerosta. Lämpösähköinen laite on melko samanlainen kuin a termoelementti , ainoa ero on kahden vastineen koostumuksessa.

TEG: ssä vaikutusta varten käytetään kahta erilaista puolijohdemateriaalia (p-n), kun taas termoelementti toimii kahden samanlaisen metallin kanssa, vaikka termoelementti saattaa vaatia huomattavasti suuremman lämpötilaeron pienempään TEG-versioon verrattuna.

Se tunnetaan myös yleisesti nimellä 'Seebeck' -efekti, ja se mahdollistaa TEG-laitteen aloittamaan sähköntuotannon, kun sen läppäpuolella on lämpötilaeroa. Tämä johtuu laitteen erityisesti konfiguroidusta sisäisestä rakenteesta, joka käyttää prosessissa paria seostettuja p- ja n-puolijohteita.

Seebeck-vaikutus

Seebeck-periaatteen mukaan, kun kaksi puolijohdemateriaalia altistetaan kahdelle äärimmäiselle lämpötilatasolle, se käynnistää elektronin liikkeen p-n-liitoksen yli, mikä johtaa potentiaalieron muodostumiseen materiaalien ulkoterminaalien välillä.

Vaikka konsepti näyttää olevan hämmästyttävä, kaikilla hyvillä asioilla on luontainen haittapuoli, ja myös tässä suhteessa ne tekevät niistä suhteellisen tehottomia.

Kahden lämpötilan äärimmäisen lämpötilaeron tarve tulee järjestelmän vaikeimmaksi osaksi, koska toisen puolen lämmittäminen tarkoittaa myös, että toinen puoli lämpenee, mikä johtaisi lopulta nollaan sähköä ja vaurioituneeseen TEG-laitteeseen.

Optimaalisen vasteen varmistamiseksi ja elektronivirtauksen aloittamiseksi TEG: n sisällä olevan puolijohdemateriaalin on oltava kuuma ja samanaikaisesti toinen puolijohde on pidettävä erillään tästä lämmöstä varmistamalla asianmukainen jäähdytys vastapuolelta. Tämä kriittisyys tekee konseptista hieman kömpelön ja tehoton.

Siitä huolimatta TEG-konsepti on ainutlaatuinen eikä sitä voida toteuttaa millään muulla järjestelmällä toistaiseksi, ja tämän käsitteen ainutlaatuisuuden vuoksi se on paljon mielenkiintoista ja kokeilemisen arvoista.

TEG-piiri käyttämällä tasasuuntausdiodeja

Olen yrittänyt suunnitella TEG-piirin tavallisilla diodeilla, vaikka en ole varma siitä, toimiiko se vai ei, toivon, että tällä kokoonpanolla voitaisiin saavuttaa joitain myönteisiä tuloksia, ja sillä on parantamisen varaa.

Viitaten kuvioihin voimme nähdä yksinkertaisen diodikokoonpanon, joka on kiinnitetty heasinkkeihin. Diodit ovat 6A4-tyyppisiä diodeja, olen valinnut nämä isommat diodit saadaksesi suuremman pinta-alan ja paremman johtumisnopeuden.

Diodi 6A4

Edellä esitettyä yksinkertaista lämpösähkögeneraattoripiiriä voidaan mahdollisesti käyttää sähkön tuottamiseen hukkalämmöstä soveltamalla vaaditut lämpöerot asteikolla ilmoitettujen lämpöä johtavien levyjen yli.

Oikeanpuoleisessa kuvassa on esitetty useita diodeja, jotka on kytketty sarjaan rinnakkain, jotta saavutetaan parempi hyötysuhde ja suhteellisesti suurempi potentiaalieron kertyminen lähtöön.

Miksi käyttää diodia TEG: n tekemiseen

Oletan, että diodit toimisivat tässä sovelluksessa, koska diodit ovat peruspuolijohdeyksiköitä, jotka koostuvat seostettu p-n-materiaali upotettuna niiden kahteen päätejohtoon .

Tämä tarkoittaa myös sitä, että molemmat päät koostuvat erikseen erilaisista materiaaleista, jotka helpottavat lämpötilan helpompaa levittämistä erillään kahdesta vastakkaisesta päästä.

Monet tällaiset moduulit voitaisiin rakentaa ja liittää sarjaan rinnakkain yhdistelminä korkeampien muuntokurssien saavuttamiseksi, ja tämä sovellus voitaisiin toteuttaa myös aurinkolämmöllä. Jäähdytettävä puoli voidaan saavuttaa ilmanjäähdytyksellä tai parannetulla haihdutusilman jäähdytys ilmakehästä hyötysuhteen lisäämiseksi.