Termoelektrik Jeneratörler: Radyoizotop Ve Diğerleri. Endüstriyel Kullanım Için Enerji Jeneratörlerinin çalışma Prensibi. Onların Cihazı

2024 Yazar: Beatrice Philips | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 06:02

Termik santraller, dünyada enerji üretmek için en ucuz seçenek olarak kabul edilmektedir. Ancak bu yöntemin çevre dostu olan bir alternatifi var - termoelektrik jeneratörler (TEG).

Ne olduğunu?

Bir termoelektrik jeneratör, görevi bir termal element sistemi kullanarak termal enerjiyi elektriğe dönüştürmek olan bir cihazdır.

Bu bağlamda "termal" enerji kavramı tam olarak doğru yorumlanmaz, çünkü ısı yalnızca bu enerjiyi dönüştürmenin bir yöntemi anlamına gelir.

TEG, ilk olarak 19. yüzyılın 20'li yıllarında Alman fizikçi Thomas Seebeck tarafından gösterilen bir termoelektrik fenomendir . Seebeck'in araştırmasının sonucu, iki farklı malzemeden oluşan bir devrede elektrik direnci olarak yorumlanıyor, ancak tüm süreç sadece sıcaklığa bağlı olarak ilerliyor.

Cihaz ve çalışma prensibi

Bir termoelektrik jeneratörün veya aynı zamanda bir ısı pompasının çalışma prensibi, paralel veya seri olarak bağlanmış yarı iletkenlerin termal elemanları kullanılarak ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanır.

Araştırma sırasında, bir Alman bilim adamı tarafından tamamen yeni bir Peltier etkisi yaratıldı . Bu, lehimleme sırasında tamamen farklı yarı iletken malzemelerinin yanal noktaları arasındaki sıcaklık farkını tespit etmeyi mümkün kıldığını gösterir.

Ama bu sistemin nasıl çalıştığını nasıl anlıyorsunuz? Her şey oldukça basittir, böyle bir kavram belirli bir algoritmaya dayanır: elemanlardan biri soğutulduğunda ve diğeri ısıtıldığında, o zaman akım ve voltaj enerjisini alırız. Bu özel yöntemi diğerlerinden ayıran en önemli özellik, burada her türlü ısı kaynağının kullanılabilmesidir ., yakın zamanda kapatılmış bir ocak, lamba, ateş ve hatta sadece dökülen çay içeren bir bardak dahil. Soğutma elemanı çoğunlukla hava veya normal sudur.

Bu termik jeneratörler nasıl çalışır? İletken malzemelerden yapılmış özel termal piller ve termopil bağlantılarının farklı sıcaklıklardaki ısı eşanjörlerinden oluşur.

Elektrik devre şeması şöyle görünür: yarı iletkenlerin termokuplları, n ve p tipi iletkenliğin dikdörtgen bacakları, soğuk ve sıcak alaşımların bağlı plakaları ve ayrıca yüksek yük.

Termoelektrik modülün olumlu yönleri arasında, her koşulda mutlak kullanım imkanı not edilir ., yürüyüşler de dahil olmak üzere ve ayrıca ulaşım kolaylığı. Ayrıca, içlerinde hızlı aşınma eğilimi gösteren hareketli parçalar yoktur.

Dezavantajları arasında düşük maliyetten uzak, düşük verimlilik (yaklaşık% 2-3) ve rasyonel bir sıcaklık düşüşü sağlayacak başka bir kaynağın önemi yer alıyor.

bu not alınmalı bilim adamları, bu şekilde enerji elde etmedeki tüm hataları iyileştirme ve ortadan kaldırma beklentileri üzerinde aktif olarak çalışıyorlar .… Verimliliği artırmaya yardımcı olacak en verimli termal pilleri geliştirmek için deneyler ve araştırmalar devam etmektedir.

Bununla birlikte, teorik bir temele sahip olmadan yalnızca pratik göstergelere dayandıkları için bu seçeneklerin optimalliğini belirlemek oldukça zordur.

Tüm eksiklikler, yani termopil alaşımları için malzemelerin yetersizliği göz önüne alındığında, yakın gelecekte bir atılımdan bahsetmek oldukça zordur.

Şu andaki aşamada fizikçilerin, nanoteknolojinin tanıtılmasıyla ayrı olarak, alaşımları daha verimli olanlarla değiştirmek için teknolojik olarak yeni bir yöntem kullanacaklarına dair bir teori var . Ayrıca, geleneksel olmayan kaynakları kullanma seçeneği de mümkündür. Böylece, Kaliforniya Üniversitesi'nde, termal pillerin, altın mikroskobik yarı iletkenler için bağlayıcı görevi gören sentezlenmiş bir yapay molekül ile değiştirildiği bir deney yapıldı. Yapılan deneylere göre, mevcut araştırmanın etkinliğini yalnızca zamanın söyleyeceği anlaşıldı.

Tipe genel bakış

Elektrik üretim yöntemlerine, ısı kaynaklarına ve tüm termoelektrik jeneratörler, ilgili yapısal elemanların türlerine bağlı olarak çeşitli tiplerdedir.

Yakıt . Isı, kömür, doğal gaz ve petrol olan yakıtın yanmasından ve ayrıca piroteknik grupların (dama) yanması ile elde edilen ısıdan elde edilir.

Atomik termoelektrik jeneratörler kaynağın bir atomik reaktörün ısısı olduğu (uranyum-233, uranyum-235, plütonyum-238, toryum), genellikle burada bir termal pompa, dönüşümün ikinci ve üçüncü aşamalarıdır.

Güneş jeneratörleri günlük yaşamda bildiğimiz güneş enerjisi iletişim cihazlarından (aynalar, lensler, ısı boruları) ısı üretir.

Geri dönüşüm tesisleri her türlü kaynaktan ısı üreterek atık ısının (egzoz ve baca gazları vb.) açığa çıkmasına neden olur.

radyoizotop ısı, izotopların bozunması ve bölünmesiyle elde edilir, bu süreç, bölünmenin kontrol edilemezliği ile karakterize edilir ve sonuç, elementlerin yarı ömrüdür.

Gradyan termoelektrik jeneratörler herhangi bir dış müdahale olmaksızın sıcaklık farkına dayanmaktadır: ilk başlatma akımı kullanılarak ortam ve deney alanı (özel donanımlı ekipman, endüstriyel boru hatları, vb.) arasında. Belirtilen tip termoelektrik jeneratör, Seebeck etkisinden elde edilen elektrik enerjisinin Joule-Lenz yasasına göre termal enerjiye dönüştürülmesi için kullanılmıştır.

Uygulamalar

Düşük verimlilikleri nedeniyle termoelektrik jeneratörler yaygın olarak kullanılmaktadır. enerji kaynakları için başka seçeneğin olmadığı ve önemli ısı kıtlığı olan süreçler sırasında.

Elektrik jeneratörlü odun sobaları

Bu cihaz, bir ısıtıcı dahil olmak üzere bir elektrik kaynağı olan emaye bir yüzeyin varlığı ile karakterize edilir. Böyle bir cihazın gücü, bir mobil cihazı veya otomobiller için çakmak soketini kullanan diğer cihazları şarj etmek için yeterli olabilir . Parametrelere dayanarak, jeneratörün normal şartlar olmadan, yani gaz, ısıtma sistemi ve elektrik olmadan çalışabileceği sonucuna varılabilir.

Endüstriyel Termoelektrik Jeneratörler

BioLite, yürüyüş için yeni bir model sundu - sadece yiyecekleri ısıtmakla kalmayıp aynı zamanda mobil cihazınızı da şarj edecek portatif bir soba. Bütün bunlar, bu cihaza yerleştirilmiş termoelektrik jeneratör sayesinde mümkündür.

Bu cihaz, yürüyüşlerde, balık avında veya modern uygarlığın tüm koşullarından uzak herhangi bir yerde size mükemmel bir şekilde hizmet edecektir. BioLite jeneratörünün çalışması, duvarlar boyunca sırayla iletilen ve elektrik üreten yakıtın yanması ile karakterize edilir. Ortaya çıkan elektrik, telefonu şarj etmenize veya LED'i aydınlatmanıza izin verecektir.

Radyoizotop termoelektrik jeneratörler

İçlerinde, enerji kaynağı, mikro elementlerin parçalanması sonucu oluşan ısıdır. Sürekli bir yakıt kaynağına ihtiyaçları vardır, bu nedenle diğer jeneratörlere göre üstünlükleri vardır . Bununla birlikte, önemli dezavantajları, iyonize malzemelerden radyasyon olduğu için çalışma sırasında güvenlik kurallarına uyulmasının gerekli olmasıdır.

Bu tür jeneratörlerin piyasaya sürülmesinin çevresel durum da dahil olmak üzere tehlikeli olabilmesine rağmen, kullanımları oldukça yaygındır. Örneğin, bertarafları sadece Dünya'da değil, uzayda da mümkündür . Radyoizotop jeneratörlerinin, çoğunlukla iletişim sistemlerinin olmadığı yerlerde navigasyon sistemlerini şarj etmek için kullanıldığı bilinmektedir.

Termal eser elementler

Termal piller dönüştürücü görevi görür ve tasarımları Celsius'ta kalibre edilmiş elektrikli ölçüm aletlerinden oluşur. Bu tür cihazlarda hata genellikle 0,01 dereceye eşittir . Ancak, bu cihazların minimum mutlak sıfır çizgisinden 2000 santigrat dereceye kadar olan aralıkta kullanım için tasarlandığına dikkat edilmelidir.

Termik jeneratörler, iletişim sistemlerinden tamamen yoksun, ulaşılması zor yerlerde çalışırken son zamanlarda geniş bir popülerlik kazanmıştır. Bu konumlar, bu cihazların uzay araçlarında alternatif güç kaynakları olarak giderek daha fazla kullanıldığı Uzay'ı içerir.

Bilimsel ve teknolojik ilerlemenin gelişmesi ve fizikte derinlemesine araştırma ile bağlantılı olarak, termoelektrik jeneratörlerin araçlarda ısı enerjisinin geri kazanılması için kullanılması, egzoz sistemlerinden çıkarılan maddelerin işlenmesi için popülerlik kazanmaktadır. arabalar.