ТЭГ с термосом
ТЭГ с термосом

Термоэлектрический генератор с термосом.

 

Термоэлектрические генераторы на эффекте Пельтье в некоторых случаях удобны для выработки электроэнергии от области с перепадом температур. Применяемые в прошлом связки термопар (например т. н. "партизанский котелок") сейчас не используются ввиду низкого КПД. Современные полупроводниковые термоэлементы набираются в т. н. термоэлектрические генераторы (ТЭГ), различные конструкции которых представлены в интернете. Особенностью всех конструкций ТЭГ является то, что маленькие кусочки активного полупроводника соединены последовательно короткими (обычно медными) перемычками. Это позволяет получить низкое активное сопротивление ТЭГ. Две группы контактов располагаются на плоских керамических пластинах, которые изолируют их и придают мехническую защиту. Для эффективной работы ТЭГ необходимо разместить противоположные пластины при максимально допустимой разности температур.

 

Поддержание разности температур часто является трудной задачей ввиду тонкости ТЭГ, а сл-но необходимости активного охлаждения/нагрева его поверхностей. Также необходимо создание искуственным путём разности температур для его работы (например, использование печи). Естественный градиент температур, присутствующий в окружающей среде, например, совмещение нагрева солнцем с охлаждением водой (разность температур ~ 10-20 градусов) можно использовать, если разделить все активные полупроводниковые элементы ТЭГ пополам. Половинки соединить достаточно толстыми медными перемычками. Т. о. одну половину ТЭГ можно разместить в теплом месте, а вторую- в холодом. Активный нагрев и охлаждение не требуются.

 

Практически может быть полезным устройство, собранное на базе термоса, см. рис. Серым цветом обозначены 2 сборки запараллеленных термоэлементов. Сборки соединены последовательно, количество последовательных соединений определяет выходное напряжение. Количество запараллеленных элементов- выходной ток. На ток также влияет активное сопротивление соединительных проводов (желтые на рис). Теплопроводность соед. проводов влияет на КПД. Соединительные провода пропущены пучком через клапан термоса.

 

В термос заливается горячая или холодная вода, клапан заворачивается. Обеспечивается слабая циркуляция воздуха вблизи термоса (ветерок). Устройство вырабатывает электроэнергию, можно подключать нагрузку. В зависимости от эффективности удержания температуры термосом и скорости теплопереноса через провода, получим достаточно длительную работу без необходимости подвода тепла или принудительного охлаждения. Основные потери тепла будут через провода. Медь существенно ограничит электрическую мощность из-за необходимости использования проводов малого сечения. Чтобы использовать большую часть запасённой в термосе тепловой энергии, требуется проводящий материал с малым отношением теплопроводности к электропроводности. Исследования в этом направлении активно ведутся. 

 

Комментарии: 0