Vytvorenie okruhu termoelektrického generátora (TEG)

Termoelektrický generátor (TEG) je druh „zariadenia s voľnou energiou“, ktoré má vlastnosť prevod teploty na elektrinu . V tomto príspevku sa dozvieme niečo o tomto koncepte a zistíme, ako ho môžeme použiť na výrobu elektriny z tepla a chladu.

Čo je TEG

V jednom zo svojich predchádzajúcich článkov som už vysvetlil podobný koncept týkajúci sa ako vyrobiť malú chladničku pomocou zariadenia Peltier

Peltierovo zariadenie je tiež v podstate TEG určený na výrobu elektriny z rozdielu teplôt. Termoelektrické zariadenie je dosť podobné a termočlánok Rozdiel je len v zložení týchto dvoch náprotivkov.

V TEG sa na tento účel používajú dva rôzne polovodičové materiály (p-n), zatiaľ čo termočlánok pracuje s rovnakými dvoma rozdielnymi kovmi, hoci termočlánok môže vyžadovať podstatne väčší teplotný rozdiel v porovnaní s menšou TEG verziou.

Efekt, ktorý sa ľudovo nazýva aj „Seebeckov“, umožňuje zariadeniu TEG inicializovať výrobu elektriny, keď je vystavený rozdielom teplôt na svojich obrátených stranách. Stáva sa to kvôli špeciálne nakonfigurovanej vnútornej štruktúre zariadenia, ktorá pre proces využíva niekoľko dotovaných polovodičov p a n.

Seebeckov efekt

Podľa Seebeckovho princípu, keď sú dva polovodičové materiály vystavené dvom extrémnym teplotným úrovniam, iniciuje pohyb elektrónov cez p-n prechod, čo vedie k rozvoju potenciálneho rozdielu cez vonkajšie svorky materiálov.

Aj keď sa tento koncept javí ako úžasný, všetky dobré veci majú inherentnú nevýhodu a v tomto zmysle sú tiež tie, ktoré ju robia relatívne neefektívnou.

Potreba extrémneho rozdielu teplôt na jeho dvoch stranách sa stáva najťažšou časťou systému, pretože zahriatie jednej zo strán tiež znamená, že by sa zahriala aj druhá strana, čo by nakoniec viedlo k nulovej elektrine a poškodeniu zariadenia TEG.

Na zaistenie optimálnej odozvy a na zahájenie toku elektrónov musí byť jeden polovodičový materiál vo vnútri TEG horúci a súčasne musí byť druhý polovodič udržiavaný mimo tohto tepla zabezpečením správneho chladenia z protiľahlej strany. Vďaka tejto kritickosti je koncept trochu nemotorný a neefektívny.

Koncept TEG je napriek tomu niečo, čo je exkluzívne a nerealizovateľné pri použití iného systému, a vďaka jeho jedinečnosti je tento koncept veľmi zaujímavý a stojí za to s ním experimentovať.

TEG obvod využívajúci usmerňovacie diódy

Pokúsil som sa navrhnúť obvod TEG pomocou bežných diód, aj keď si nie som istý, či to bude alebo nebude fungovať, dúfam, že z tohto nastavenia bude možné dosiahnuť nejaké pozitívne výsledky a bude mať priestor na zlepšenie.

S odkazom na obrázky môžeme byť svedkami jednoduchej zostavy diódy upnutej s mysmi. Diódy sú diódy typu 6A4, vybral som tieto väčšie diódy, aby som získal väčšiu plochu a lepšiu rýchlosť vedenia.

Dióda 6A4

Jednoduchý nastavený obvod termoelektrického generátora, ktorý je znázornený vyššie, by sa mohol prípadne použiť na výrobu elektriny z odpadového tepla vhodným použitím požadovaných stupňov rozdielu tepla na uvedených tepelne vodivých doskách.

Obrázok na pravej strane zobrazuje veľa diód zapojených do sériového paralelného zapojenia na dosiahnutie vyššej účinnosti a proporcionálne vyššej akumulácie rozdielu potenciálov na výstupe.

Prečo používať diódu na výrobu TEG

Predpokladal som, že pre túto aplikáciu budú fungovať diódy, pretože diódy sú základnými polovodičovými jednotkami pozostávajúcimi z a dopovaný materiál p-n zaliaty v ich dvoch zakončovacích elektródach .

To tiež znamená, že dva konce sú špecificky zložené z rôznych materiálov, čo uľahčuje ľahšie nanášanie teploty oddelene od dvoch protiľahlých koncov.

Mnoho takýchto modulov je možné zostaviť a zapojiť do série paralelných kombinácií na dosiahnutie vyšších konverzných pomerov a túto aplikáciu je možné implementovať aj pomocou solárneho tepla. Strana, ktorú je potrebné chladiť, sa dá dosiahnuť ochladením vzduchom alebo zosilneným odparovacie chladenie vzduchom z atmosféry na zvýšenie účinnosti.