Termoelektrik Generatorları: Radioizotop Və S. Sənaye Istifadəsi üçün Enerji Generatorlarının Işləmə Prinsipi. Onların Cihazı

2024 Müəllif: Beatrice Philips | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 05:25

İstilik elektrik stansiyaları dünyada enerji istehsalı üçün ən ucuz variant kimi tanınır. Ancaq ekoloji cəhətdən təmiz olan bu üsula alternativ var - termoelektrik generatorları (TEG).

Bu nədir?

Bir termoelektrik generatoru, istilik elementləri sistemindən istifadə edərək istilik enerjisini elektrik enerjisinə çevirmək olan bir cihazdır.

Bu kontekstdə "istilik" enerjisi anlayışı o qədər də düzgün şərh edilmir, çünki istilik yalnız bu enerjini çevirmək üsulu deməkdir.

TEG, 19 -cu əsrin 20 -ci illərində alman fizik Tomas Seebeck tərəfindən ilk dəfə göstərilmiş bir termoelektrik fenomendir . Seebeck -in araşdırmasının nəticəsi iki fərqli materialdan ibarət bir dövrədə elektrik müqaviməti olaraq şərh edilir, lakin bütün proses yalnız temperaturdan asılı olaraq davam edir.

Cihaz və iş prinsipi

Bir termoelektrik generatorunun və ya eyni zamanda bir istilik nasosunun işləmə prinsipi, paralel və ya ardıcıl olaraq bağlanan yarımkeçiricilərin istilik elementlərindən istifadə edərək istilik enerjisinin elektrik enerjisinə çevrilməsinə əsaslanır.

Araşdırma zamanı bir alman alimi tərəfindən tamamilə yeni bir Peltier effekti yaradıldı Bu, lehimləmə zamanı yarı keçiricilərin tamamilə fərqli materiallarının yanal nöqtələri arasındakı temperatur fərqini aşkar etməyə imkan verdiyini göstərir.

Bəs bu sistemin necə işlədiyini necə başa düşürsünüz? Hər şey olduqca sadədir, belə bir anlayış müəyyən bir alqoritmə əsaslanır: elementlərdən biri soyudulduqda, digəri qızdırıldıqda cərəyan və gərginlik enerjisini alırıq. Bu metodu digərlərindən fərqləndirən əsas xüsusiyyət burada hər cür istilik mənbəyinin istifadə oluna bilməsidir .bu yaxınlarda söndürülmüş soba, lampa, od və ya hətta yalnız çay dökülmüş bir fincan daxil olmaqla. Yaxşı, soyutma elementi ən çox hava və ya adi sudur.

Bu istilik generatorları necə işləyir? Onlar keçirici materiallardan hazırlanan xüsusi termal batareyalardan və termopil qovşaqlarının müxtəlif temperaturlu istilik dəyişdiricilərindən ibarətdir.

Elektrik dövrəsinin diaqramı belə görünür: yarımkeçiricilərin termokuplları, n və p tipli keçiriciliyin düzbucaqlı ayaqları, soyuq və isti ərintilərin bağlı lövhələri, həmçinin yüksək yük.

Termoelektrik modulun müsbət cəhətləri arasında, hər cür şəraitdə tamamilə istifadə olunma ehtimalı qeyd olunur .gəzintilər də daxil olmaqla nəqliyyat rahatlığı. Üstəlik, içərisində tez aşınmağa meylli heç bir hərəkət edən hissə yoxdur.

Dezavantajlara aşağı qiymətdən çox aşağı səmərəliliyin (təxminən 2-3%) və rasional bir temperatur düşməsini təmin edəcək başqa bir mənbənin əhəmiyyəti daxildir.

Qeyd etmək lazımdır ki elm adamları bu şəkildə enerji əldə etməkdə olan bütün səhvlərin təkmilləşdirilməsi və aradan qaldırılması perspektivləri üzərində fəal işləyirlər … Effektivliyi artırmağa kömək edəcək ən səmərəli termal batareyaların hazırlanması üçün təcrübələr və tədqiqatlar davam edir.

Ancaq bu variantların optimallığını müəyyən etmək olduqca çətindir, çünki bunlar nəzəri əsas olmadan yalnız praktiki göstəricilərə əsaslanır.

Bütün çatışmazlıqları, yəni termopil ərintiləri üçün materialların qeyri -kafiliyini nəzərə alaraq, yaxın gələcəkdə bir irəliləyişdən danışmaq olduqca çətindir.

İndiki mərhələdə fiziklərin nanotexnologiyanın tətbiqi ilə ayrı -ayrılıqda ərintiləri daha səmərəli ilə əvəz etmək üçün texnoloji cəhətdən yeni bir üsul istifadə edəcəkləri nəzəriyyəsi var . Üstəlik, qeyri-ənənəvi mənbələrdən istifadə etmək mümkündür. Beləliklə, Kaliforniya Universitetində, termal batareyaların qızıl mikroskopik yarımkeçiricilər üçün bağlayıcı rolunu oynayan sintez edilmiş süni molekulla əvəz olunduğu bir təcrübə keçirildi. Aparılan təcrübələrə görə, məlum oldu ki, cari araşdırmanın effektivliyini yalnız zaman göstərəcək.

Tipə ümumi baxış

Elektrik, istilik mənbələri və bütün termoelektrik generatorları, cəlb olunan struktur elementlərinin növlərindən asılı olaraq bir neçə növdə olur.

Yanacaq . İstilik, kömür, təbii qaz və neft olan yanacağın yanmasından, həmçinin pirotexniki qrupların (dama) yanması nəticəsində əldə edilən istilikdən əldə edilir.

Atom termoelektrik generatorları , mənbəyi bir atom reaktorunun (uran-233, uran-235, plutonyum-238, torium) istiliyidir, burada tez-tez termal nasos çevrilmənin ikinci və üçüncü mərhələsidir.

Günəş generatorları Gündəlik həyatda bizə məlum olan günəş kommunikatorlarından istilik (güzgülər, linzalar, istilik boruları) istehsal edin.

Təkrar emal edən zavodlar hər cür mənbədən istilik əmələ gətirir və nəticədə tullantı istiliyinin (işlənmiş və baca qazları və s.)

Radioizotop istilik izotopların çürüməsi və parçalanması nəticəsində əldə edilir, bu proses parçalanmanın özünü idarə edə bilməməsi ilə xarakterizə olunur və nəticədə elementlərin yarı ömrüdür.

Gradient termoelektrik generatorları heç bir kənar müdaxilə olmadan temperatur fərqinə əsaslanır: ilkin başlanğıc cərəyanından istifadə edərək ətraf mühitlə sınaq yeri (xüsusi təchiz olunmuş avadanlıqlar, sənaye boru kəmərləri və s.) arasında. Verilən termoelektrik generatoru, Joule-Lenz qanununa görə istilik enerjisinə çevrilmək üçün Seebeck effektindən alınan elektrik enerjisindən istifadə etməklə istifadə edilmişdir.

Proqramlar

Aşağı səmərəliliyinə görə termoelektrik generatorları geniş istifadə olunur enerji mənbələri üçün başqa variantların olmadığı yerlərdə, həmçinin əhəmiyyətli istilik çatışmazlığı olan proseslərdə.

Elektrik generatoru olan taxta sobalar

Bu cihaz, emaye edilmiş bir səthin, bir qızdırıcının da daxil olduğu bir elektrik mənbəyinin olması ilə xarakterizə olunur. Belə bir cihazın gücü, avtomobillər üçün siqaret çaxmağından istifadə edərək mobil cihazı və ya digər cihazları doldurmaq üçün kifayət edə bilər . Parametrlərə əsasən, generatorun normal şərait olmadan, yəni qaz, istilik sistemi və elektrik olmadan işləməyə qadir olduğu qənaətinə gəlmək olar.

Sənaye termoelektrik generatorları

BioLite, yürüyüş üçün yeni bir model təqdim etdi - yalnız yeməkləri qızdırmayacaq, həm də mobil cihazınızı dolduracaq portativ soba. Bütün bunlar bu cihazda quraşdırılmış termoelektrik generator sayəsində mümkündür.

Bu cihaz gəzintilərdə, balıqçılıqda və ya müasir sivilizasiyanın bütün şərtlərindən uzaq bir yerdə sizə mükəmməl xidmət edəcək. BioLite generatorunun işi ardıcıl olaraq divarlar boyunca ötürülən və elektrik enerjisi istehsal edən yanacağın yanması ilə xarakterizə olunur. Yaranan elektrik, telefonu doldurmağa və ya LED -i işıqlandırmağa imkan verəcək.

Radioizotop termoelektrik generatorları

Onlarda enerji mənbəyi mikroelementlərin parçalanması nəticəsində yaranan istilikdir. Daimi yanacaq tədarükünə ehtiyacları var, buna görə də digər generatorlardan üstündürlər . Bununla birlikdə, onların əhəmiyyətli dezavantajı, iş zamanı ionlaşmış materiallardan radiasiya olduğundan təhlükəsizlik qaydalarına riayət edilməsidir.

Belə generatorların işə salınmasının ekoloji vəziyyət üçün təhlükəli ola biləcəyinə baxmayaraq, onlardan istifadə olduqca yaygındır. Misal üçün, onların atılması təkcə Yer üzündə deyil, kosmosda da mümkündür . Məlumdur ki, radioizotop generatorları naviqasiya sistemlərini doldurmaq üçün istifadə olunur, əksər hallarda rabitə sistemi olmayan yerlərdə.

Termal iz elementləri

Termal batareyalar konvertor rolunu oynayır və onların dizaynı Selsi üzrə kalibrlənmiş elektrik ölçü alətlərindən ibarətdir. Bu cür cihazlarda səhv ümumiyyətlə 0,01 dərəcəyə bərabərdir . Ancaq qeyd etmək lazımdır ki, bu cihazlar minimum sıfırdan 2000 dərəcəyə qədər Selsi aralığında istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur.

İstilik enerjisi generatorları, son zamanlarda ünsiyyət sistemlərindən tamamilə məhrum olan əlçatmaz yerlərdə işləyərkən geniş populyarlıq qazandı. Bu yerlərə bu cihazların getdikcə kosmik vasitələrdə alternativ enerji təchizatı olaraq istifadə edildiyi Space daxildir.

Elmi-texniki tərəqqinin inkişafı və fizikada aparılan dərin araşdırmalarla əlaqədar olaraq, istilik enerjisinin bərpası üçün nəqliyyat vasitələrində termoelektrik generatorların istifadəsi, egzoz sistemlərindən çıxarılan maddələri emal etmək üçün populyarlıq qazanır. maşınlar.