Oprettelse af et termoelektrisk generator (TEG) kredsløb

En termoelektrisk generator (TEG) er en slags 'fri energienhed', som har egenskaben konvertering af temperatur til elektricitet . I dette indlæg lærer vi lidt om dette koncept og finder ud af, hvordan vi kan bruge det til at generere elektricitet fra varme og kulde.

Hvad er TEG

I en af ​​mine tidligere artikler har jeg allerede forklaret et lignende koncept vedrørende hvordan man laver et lille køleskab ved hjælp af en Peltier-enhed

En Peltier-enhed er også grundlæggende en TEG designet til at generere elektricitet fra en temperaturforskel. En termoelektrisk enhed svarer meget til en termoelement , den eneste forskel er i sammensætningen af ​​de to modstykker.

I en TEG anvendes to forskellige halvledermaterialer (p-n) til effekten, mens et termoelement arbejder med to forskellige metaller til det samme, selvom et termoelement muligvis kræver en væsentligt større temperaturforskel sammenlignet med den mindre TEG-version.

Også populært kendt som 'Seebeck' -effekten gør det en TEG-enhed i stand til at initialisere produktionen af ​​elektricitet, når den udsættes for en temperaturforskel på tværs af dens sider. Dette sker på grund af den specielt konfigurerede interne struktur af enheden, der bruger et par dopede p- og n-halvledere til processen.

Seebeck-effekten

I henhold til Seebeck-princippet, når de to halvledermaterialer udsættes for to ekstreme temperaturniveauer, initieres en elektronbevægelse over pn-krydset, hvilket resulterer i udviklingen af ​​en potentiel forskel på tværs af de ydre terminaler af materialerne.

Selvom konceptet ser ud til at være fantastisk, kommer alle gode ting med en iboende ulempe, og også i denne effekt er det en, der gør det relativt ineffektivt.

Behovet for ekstrem temperaturforskel på tværs af dets to sider bliver den sværeste del af systemet, fordi opvarmning af en af ​​siderne også indebærer, at den anden side også ville varme op, hvilket i sidste ende ville resultere i nul elektricitet og en beskadiget TEG-enhed.

For at sikre en optimal reaktion og for at starte strømmen af ​​elektroner skal et halvledermateriale inde i TEG være varmt, og samtidig skal det andet halvleder holdes væk fra denne varme ved at sikre en ordentlig afkøling fra modsiden. Denne kritik gør konceptet lidt klodset og ineffektivt.

Ikke desto mindre er TEG-konceptet noget, der er eksklusivt og ikke gennemførligt ved hjælp af noget andet system hidtil, og denne unikke egenskab af dette koncept gør det meget interessant og værd at eksperimentere med.

TEG-kredsløb ved hjælp af ensretterdioder

Jeg har forsøgt at designe et TEG-kredsløb ved hjælp af almindelige dioder, selvom jeg er usikker på, om det vil fungere eller ej, håber jeg, at nogle positive resultater kunne opnås fra denne opsætning, og det har mulighed for forbedring.

Under henvisning til figurerne kan vi opleve en simpel diodesamling fastspændt med kølelegemer. Dioderne er 6A4 type dioder, jeg har valgt disse større dioder for at få større overfladeareal og bedre ledningshastighed.

Diode 6A4

Det enkle termoelektriske generator kredsløb, der er oprettet vist ovenfor, kan muligvis bruges til at generere elektricitet fra spildvarme ved passende at anvende de krævede grader af varmeforskel på tværs af de angivne varmeledende plader.

Højre sidetal viser mange dioder forbundet i serie parallelle forbindelser for at opnå højere effektivitet og forholdsmæssigt højere ophobning af potentialforskel ved udgangen.

Hvorfor bruge en diode til at fremstille en TEG

Jeg har antaget, at dioder fungerer til denne applikation, da dioder er de grundlæggende halvledere, der består af en doteret p-n-materiale indlejret i deres to afslutningskabler .

Dette indebærer også, at de to ender specifikt er sammensat af de forskellige materialer, der letter lettere påføring af temperatur separat fra de to modsatte ender.

Mange sådanne moduler kunne bygges og tilsluttes i serie parallelle kombinationer for at opnå højere konverteringshastigheder, og denne applikation kunne også implementeres ved hjælp af solvarme. Den side, der skal afkøles, kan opnås gennem luftkøling eller gennem en forbedret fordampningsluftkøling fra atmosfære for at øge effektivitetsgraden.