Izdelava vezja termoelektričnega generatorja (TEG)

Termoelektrični generator (TEG) je neke vrste 'naprava z brezplačno energijo', ki ima lastnost pretvorba temperature v elektriko . V tem prispevku izvemo nekaj o tem konceptu in ugotovimo, kako ga lahko uporabimo za proizvodnjo električne energije iz toplote in mraza.

Kaj je TEG

V enem od svojih prejšnjih člankov sem že razložil podoben koncept glede kako narediti majhen hladilnik s pomočjo naprave Peltier

Naprava Peltier je v bistvu tudi TEG, namenjena proizvodnji električne energije iz temperaturne razlike. Termoelektrična naprava je precej podobna a termočlen , razlika je le v sestavi obeh primerkov.

V TEG se za učinek uporabljata dva različna polprevodniška materiala (p-n), medtem ko termočlen deluje z dvema različnima kovinama, čeprav lahko termočlen zahteva bistveno večjo temperaturno razliko v primerjavi z manjšo različico TEG.

Znan tudi kot učinek „Seebeck“, omogoča napravi TEG, da inicializira proizvodnjo električne energije, kadar je izpostavljena različni temperaturi na svojih spodnjih straneh. To se zgodi zaradi posebej konfigurirane notranje strukture naprave, ki za postopek uporablja nekaj dopiranih polprevodnikov p in n.

Seebeckov učinek

V skladu z Seebeckovim načelom, ko sta dva polprevodniška materiala izpostavljena dvema ekstremnima temperaturnima nivojema, sproži gibanje elektronov čez p-n spoj, kar povzroči razvoj potencialne razlike na zunanjih terminalih materialov.

Čeprav se zdi, da je koncept neverjeten, vse dobre stvari imajo lastno pomanjkljivost in je tudi v tem pogledu sorazmerno neučinkovita.

Potreba po ekstremni temperaturni razliki na obeh straneh postane najtežji del sistema, ker ogrevanje ene od strani pomeni tudi, da bi se tudi druga stran segrela, kar bi sčasoma povzročilo nič električne energije in poškodovano napravo TEG.

Da bi zagotovili optimalen odziv in sprožili pretok elektronov, mora biti en polprevodniški material v TEG vroč, hkrati pa je treba drugi polprevodnik držati ločeno od te toplote, tako da zagotovimo pravilno hlajenje s strani pulta. Zaradi te kritičnosti je koncept nekoliko neroden in neučinkovit.

Kljub temu je koncept TEG nekaj, kar je doslej izključno in z nobenim drugim sistemom ni izvedljivo, zaradi svoje edinstvenosti pa je zelo zanimiv in vreden eksperimentiranja.

TEG vezje z usmerniškimi diodami

Poskušal sem oblikovati vezje TEG z običajnimi diodami, čeprav nisem prepričan, ali bo delovalo ali ne, upam, da bi lahko s to postavitvijo dosegli nekaj pozitivnih rezultatov in bi ga bilo mogoče izboljšati.

Sklicujoč se na slike, smo lahko priča preprostemu sklopu diode, pritrjenemu s heasinki. Diode so diode tipa 6A4, te večje diode sem izbral, da bi pridobil večjo površino in boljšo stopnjo prevodnosti.

Dioda 6A4

Zgoraj prikazano preprosto enotno vezje termoelektričnega generatorja bi bilo mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije iz odpadne toplote z ustreznim nanašanjem zahtevanih stopenj toplotne razlike na navedene toplotne prevodne plošče.

Na desni strani je prikazano veliko diod, povezanih v zaporednih vzporednih povezavah, za doseganje večje učinkovitosti in sorazmerno večjega kopičenja potencialne razlike na izhodu.

Zakaj uporabljati diodo za izdelavo TEG

Predvideval sem, da bi diode delovale za to aplikacijo, saj so diode temeljne polprevodniške enote, sestavljene iz a dopiran p-n material, vdelan v oba zaključna kabla .

To tudi pomeni, da sta oba konca posebej sestavljena iz raznolikih materialov, ki omogočajo lažjo uporabo temperature ločeno od obeh nasprotnih koncev.

Mnogo takih modulov bi bilo mogoče zgraditi in povezati v zaporednih vzporednih kombinacijah za doseganje višjih stopenj pretvorbe, to aplikacijo pa bi lahko izvedli tudi s sončno toploto. Strani, ki jo je treba ohladiti, je mogoče doseči z zračnim hlajenjem ali z izboljšanim hlajenje z izhlapevanjem iz ozračja za povečanje stopnje učinkovitosti.