År 1821 återupplivade en berömd forskare vid namn Johann Seebeck begreppet termisk gradient som utvecklas mellan två olika ledare och detta kan generera elektricitet. I förhållande till den termoelektriska effekten finns det ett koncept som kallas temperaturgradient i det ledande ämnet som producerar värme och detta resultat i laddningsbärarens diffusion. Detta värme flödar mellan de heta och svala ämnena som utvecklas Spänning skillnad. Så detta scenario har upptäckt enhetens termoelektriska generator och idag handlar vår artikel om dess funktion, fördelar, begränsningar och relaterade begrepp.

Vad är termoelektrisk generator?

Termoelektrisk är namnet som är kombinationen av ord elektriska och termo. Så namnet betyder att termisk motsvarar värmeenergi och el motsvarar elektrisk energi. Och termoelektriska generatorer är de enheter som implementeras i omvandlingen av temperaturskillnaden som genereras mellan de två sektionerna till elektrisk form av energi . Detta är det grundläggande definition av termoelektrisk generator .

Dessa enheter är beroende av de termoelektriska effekterna som involverar gränssnitt som händer mellan värmeflöde och el genom fasta komponenter.

Konstruktion

Termoelektriska generatorer är enheterna som är halvledarvärmekomponenter konstruerade av två viktiga korsningar som är av p-typ och n-typ. Korsningen av P-typ har en ökad koncentration av + ve-laddning och korsningen av n-typ har en ökad koncentration av -ve-laddade element.

Komponenterna av p-typ dopas i tillståndet för att ha mer positivt laddade bärare eller hål, vilket ger en positiv Seebeck-koefficient. På liknande sätt dopas komponenter av n-typ för att ha mer negativt laddade bärare, vilket ger en negativ typ av Seeback-koefficient.

Termoelektrisk generator arbetar

Med passagen av den elektriska anslutningen mellan de två korsningarna rör sig varje positivt laddad bärare till n-korsningen, och liknande negativt laddade bärare rör sig till p-korsningen. I termoelektrisk generator konstruktion , det mest implementerade elementet är lead telluride.

Det är komponenten som är konstruerad av tellur och bly som har minimala mängder antingen natrium eller vismut. Utöver detta är de andra elementen som används i denna anordningskonstruktion vismut sulfid, tenn tellurid, vismut tellurid, indiumarsenid, germanium tellurid och många andra. Med dessa material, design av termoelektrisk generator kan bli gjort.

Arbetsprincip för termoelektrisk generator

De termoelektrisk generator fungerar är beroende av Seeback-effekten. I denna effekt genererar en slinga som bildas mellan de två olika metallerna en emf när metallkorsningarna hålls vid olika temperaturnivåer. På grund av detta scenario kallas dessa också som Seeback-kraftgeneratorer. De termoelektrisk generatorblockdiagram visas som:

Blockdiagram

En termoelektrisk generator ingår vanligtvis med en värmekälla som hålls vid höga temperaturvärden och en kylfläns ingår också. Här måste kylflänsens temperatur vara lägre än värmekällans temperatur. Ändringen av temperaturvärdena för värmekällan och kylflänsen tillåter den ström som flyter över lastsektionen.

I denna typ av energiomvandling finns det inga övergångenergikonverteringar som skiljer sig från andra typer av energiomvandling. Som på grund av detta kallas det direkt energiomvandling. Den genererade effekten på grund av denna Seeback-effekt är av enfas DC-typ och representeras som I^tvåR_Ldär RL motsvarar motståndsvärdet vid belastning.

Utgångsspänningen och effektvärdena kan ökas på två sätt. Den ena är genom att öka temperaturvariationen som stiger mellan heta och kalla kanter och den andra är att bilda en seriekoppling med termoelektriska kraftgeneratorer.

Spänningen för denna TEG-enhet ges av V = αΔ T,

Där 'α' motsvarar Seeback-koefficienten och 'Δ' är temperaturvariationen mellan de två korsningarna. Med detta ges strömflödet av

I = (V / R + R_L)

Från detta är spänningsekvationen

V = aAT / R + R_L

Från detta är effektflödet över lastdelen

P vid belastning = (αΔT / R + R_L)^två(R_L)

Effektbetyget är mer när R når R_L, då

Pmax = (αΔT)^två/ (4R)

Det kommer att vara strömflöde till den tidpunkt då det finns värmetillförsel till den heta kanten och avlägsnande av värme från den kalla kanten. Och den utvecklade strömmen är i DC-form och den kan omvandlas till AC-typ genom växelriktare . Spänningsvärdena kan förstärkas mer genom implementering av transformatorer.

Denna typ av energiomvandling kan också vara reversibel där energiflödesvägen kan ändras tillbaka. När både likström och belastning avlägsnas från kanterna kan värme helt enkelt tas ut från termoelektriska generatorer. Så det här är teori om termoelektrisk generator bakom arbetet.

Termoelektrisk generatoreffektivitetsekvation

Effektiviteten för denna anordning representeras som andelen genererad effekt vid motståndet vid belastningssektionen till värmeflödet över belastningsmotståndet. Detta förhållande representeras som

Effektivitet = (genererad effekt vid RL) / (Värmeflöde 'Q')

= (Jag^tvåR_L) / Q

Effektivitet = (αΔT / R + R_L)^två(R_L) / Q

Således kan den termoelektriska generatorns effektivitet beräknas.

Termoelektriska generatorer

Baserat på TEG-enhetens storlek, typ av värmekälla och källa för kylfläns, kraftförmåga och applikationsändamål klassificeras TEG främst som tre typer och de är:

Generatorer för fossila bränslen
Kärnkraftsdrivna generatorer
Sol källgeneratorer

Fossila bränslegeneratorer

Denna typ av generator är konstruerad för att använda fotogen, naturgas, butan, trä, propan och jetbränslen som värmekällor. För kommersiella applikationer varierar uteffekten från 10-100 watt. Dessa typer av termoelektriska generatorer används på avlägsna platser som i navigationsassistanser, informationsinsamling, i kommunikationsnätverk och i katodisk säkerhet undviker därmed elektrolys från att förstöra metallrör och marina system.

Kärnkraftsdrivna generatorer

De sönderdelade komponenterna i de radioaktiva isotoperna kan användas för att erbjuda högre temperaturvärmekälla för TEG-anordningarna. Eftersom dessa anordningar på motsvarande sätt är känsliga för kärnemission och värmekällelementet kan användas under en lång tidsperiod, används dessa kärnkraftsdrivna termoelektriska generatorer i avlägsna applikationer.

Generatorer för solkällor

Solvärmeelektriska generatorer har använts med få framsteg för att ge bevattningspumpar med minimal storlek på avlägsna platser och underutvecklade områden. Solvärmeelektriska generatorer är konstruerade för att leverera elektrisk kraft för kretsande rymdfarkoster.

Fördelar och nackdelar med termoelektriska generatorer

De fördelarna med den termoelektriska generatorn är:

“fördelar och nackdelar med am och fm ”

Eftersom alla komponenter som används i denna TEG-enhet är solid-state har de förbättrad tillförlitlighet
Det extrema utbudet av bränslekällor
TEG-enheter är konstruerade för att leverera effekt som inte är minimal till mW och större än KW vilket innebär att de har enorm skalbarhet
Dessa är direkta energiomvandlingsanordningar
Manövreras tyst
Minimal storlek
Dessa kan fungera även vid extrema och nolla gravitationskrafter

De nackdelar med termoelektrisk generator är:

Dessa är lite dyra jämfört med andra typer av generatorer
Dessa har minimal effektivitet
Minimala termiska egenskaper
Dessa enheter behöver mer utgångsmotstånd

Termoelektriska generatorapplikationer

För att förbättra bilens bränsleprestanda används TEG-enheten mest. Dessa generatorer använder värme som genereras vid tidpunkten för fordonets drift
Seebeck Power Generation används för att ge kraft till rymdfarkosten.
Termoelektriska generatorer som implementeras ger ström till fjärrstationerna såsom vädersystem, relänätverk och andra

Så detta handlar om det detaljerade konceptet för termoelektriska generatorer. Generellt sett, eftersom generatorer har stor framträdande, används de i stor utsträckning i många applikationer över många domäner. Bortsett från dessa relaterade begrepp är det andra konceptet som är tydligt känt här vad som är