Lämpösähköiset Generaattorit: Radioisotooppi Ja Muut. Teollisuuskäyttöön Tarkoitettujen Energiageneraattoreiden Toimintaperiaate. Heidän Laitteensa

2024 Kirjoittaja: Beatrice Philips | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 05:37

Lämpövoimalaitokset tunnustetaan maailmassa halvimmaksi vaihtoehdoksi energiantuotannolle. Mutta tälle menetelmälle, joka on ympäristöystävällinen, on vaihtoehto - lämpösähköiset generaattorit (TEG).

Mikä se on?

Lämpösähkögeneraattori on laite, jonka tehtävänä on muuntaa lämpöenergia sähköksi käyttämällä lämpöelementtejä.

"Lämpö" -energian käsitettä ei tässä yhteydessä tulkita aivan oikein, koska lämpö tarkoittaa vain tapaa muuttaa tämä energia.

TEG on lämpösähköinen ilmiö, jonka saksalainen fyysikko Thomas Seebeck havainnollisti ensimmäisen kerran 1800 -luvun 20 -luvulla . Seebeckin tutkimuksen tulos tulkitaan sähkövastukseksi kahden eri materiaalin piirissä, mutta koko prosessi etenee vain lämpötilan mukaan.

Laite ja toimintaperiaate

Lämpösähköisen generaattorin tai, kuten sitä myös kutsutaan, lämpöpumpun toimintaperiaate perustuu lämpöenergian muuntamiseen sähköenergiaksi käyttämällä puolijohteiden lämpöelementtejä, jotka on kytketty rinnakkain tai sarjaan.

Tutkimuksen aikana saksalainen tiedemies loi täysin uuden Peltier -tehosteen , mikä osoittaa, että täysin eri puolijohteiden materiaalit juottamisen aikana mahdollistavat lämpötilaeron havaitsemisen niiden sivupisteiden välillä.

Mutta miten ymmärrät, miten tämä järjestelmä toimii? Kaikki on melko yksinkertaista, tällainen käsite perustuu tiettyyn algoritmiin: kun yksi elementeistä jäähdytetään ja toinen lämmitetään, saamme virran ja jännitteen energian. Tärkein ominaisuus, joka erottaa tämän nimenomaisen menetelmän muista, on se, että täällä voidaan käyttää kaikenlaisia lämmönlähteitä ., mukaan lukien äskettäin sammutettu liesi, lamppu, tuli tai jopa kuppi, jossa on vain kaadettua teetä. Jäähdytyselementti on useimmiten ilmaa tai tavallista vettä.

Miten nämä lämpögeneraattorit toimivat? Ne koostuvat erityisistä lämpöparistoista, jotka on valmistettu johtomateriaaleista, ja lämmönvaihtimista, joiden lämpötilat ovat eri lämpötilat.

Sähköpiirikaavio näyttää tältä: puolijohteiden lämpöparit, suorakulmaiset jalat, joiden johtavuus on n- ja p-tyyppinen, yhdistetyt levyt kylmää ja kuumaa seosta sekä suuri kuormitus.

Lämpösähköisen moduulin positiivisten puolien joukossa on mahdollisuus käyttää ehdottomasti kaikissa olosuhteissa ., mukaan lukien vaelluksilla, ja lisäksi kuljetuksen helppous. Lisäksi niissä ei ole liikkuvia osia, jotka kuluvat nopeasti.

Haitat ovat kaukana alhaisista kustannuksista, alhaisesta hyötysuhteesta (noin 2-3%) sekä toisen lähteen tärkeydestä, joka tarjoaa järkevän lämpötilan laskun.

On huomattava, että tutkijat pyrkivät aktiivisesti kehittämään mahdollisuuksia parantaa ja poistaa kaikki virheet energian hankkimisella tällä tavalla … Kokeita ja tutkimusta kehitetään parhaiden tehokkaiden lämpöakkujen kehittämiseksi, jotka auttavat lisäämään tehokkuutta.

Näiden vaihtoehtojen optimaalisuuden määrittäminen on kuitenkin melko vaikeaa, koska ne perustuvat pelkästään käytännön indikaattoreihin ilman teoreettista perustaa.

Kun otetaan huomioon kaikki puutteet, nimittäin materiaalien riittämättömyys lämpöparannetuille seoksille, on melko vaikeaa puhua läpimurrosta lähitulevaisuudessa.

On olemassa teoria, jonka mukaan fyysikot käyttävät tässä vaiheessa teknisesti uutta menetelmää seosten korvaamiseksi tehokkaammilla, erikseen nanoteknologian käyttöönotolla . Lisäksi mahdollisuus käyttää muita kuin perinteisiä lähteitä on mahdollista. Joten Kalifornian yliopistossa suoritettiin koe, jossa lämpöparistot korvattiin syntetisoidulla keinotekoisella molekyylillä, joka toimi kulta -mikroskooppisten puolijohteiden sideaineena. Suoritetut kokeet osoittivat, että vain aika näyttää nykyisen tutkimuksen tehokkuuden.

Tyyppikatsaus

Riippuen sähköntuotantomenetelmistä, lämmönlähteistä ja kaikki lämpösähkögeneraattorit ovat useita tyyppejä riippuen rakenteellisista elementeistä.

Polttoaine . Lämpöä saadaan poltettaessa polttoainetta, joka on hiiltä, maakaasua ja öljyä, sekä lämpöä, joka saadaan polttamalla pyroteknisiä ryhmiä (tammi).

Atomiset termosähköiset generaattorit , jossa lähde on atomireaktorin (uraani-233, uraani-235, plutonium-238, torium) lämpö, usein tässä lämpöpumppu on muuntamisen toinen ja kolmas vaihe.

Aurinkogeneraattorit tuottaa lämpöä jokapäiväisessä elämässämme tunnetuista aurinkokommunikaattoreista (peilit, linssit, lämpöputket).

Kierrätyslaitokset tuottavat lämpöä kaikenlaisista lähteistä, mikä johtaa hukkalämmön (pako- ja savukaasut jne.) Vapautumiseen.

Radioisotooppi lämpöä saadaan isotooppien hajoamisesta ja halkaisusta, tälle prosessille on ominaista halkeamisen hallitsemattomuus, ja tuloksena on elementtien puoliintumisaika.

Gradient -lämpösähköiset generaattorit perustuvat lämpötilaeroon ilman ulkopuolisia häiriöitä: ympäristön ja koepaikan (erityisesti varustetut laitteet, teollisuusputkistot jne.) välillä käyttäen alkuperäistä käynnistysvirtaa. Tietyn tyyppistä lämpösähköistä generaattoria käytettiin hyödyntämällä Seebeckin efektistä saatua sähköenergiaa muuntamiseksi lämpöenergiaksi Joule-Lenzin lain mukaisesti.

Sovellukset

Alhaisen hyötysuhteen vuoksi lämpösähköisiä generaattoreita käytetään laajalti joissa ei ole muita vaihtoehtoja energialähteille, sekä prosessien aikana, joissa lämpöpula on merkittävä.

Puuuunit sähkögeneraattorilla

Laitteelle on ominaista emaloitu pinta, sähkölähde, mukaan lukien lämmitin. Tällaisen laitteen teho voi riittää mobiililaitteen tai muiden laitteiden lataamiseen autojen savukkeensytyttimen pistorasiasta . Parametrien perusteella voidaan päätellä, että generaattori pystyy toimimaan ilman normaaleja olosuhteita, nimittäin ilman kaasua, lämmitysjärjestelmää ja sähköä.

Teolliset lämpösähkögeneraattorit

BioLite on esitellyt uuden vaellusmallin - kannettavan liesin, joka lämmittää ruokaa ja myös lataa mobiililaitteesi. Kaikki tämä on mahdollista tähän laitteeseen rakennetun lämpösähkögeneraattorin ansiosta.

Tämä laite palvelee sinua täydellisesti vaelluksilla, kalastuksessa tai missä tahansa kaukana kaikista nykyaikaisen sivilisaation olosuhteista. BioLite -generaattorin työlle on ominaista polttoaineen palaminen, joka siirtyy peräkkäin seinien läpi ja tuottaa sähköä. Tuloksena oleva sähkö mahdollistaa puhelimen lataamisen tai LED -valon sytyttämisen.

Radioisotooppiset termosähkögeneraattorit

Niissä energianlähde on lämpö, joka muodostuu mikroelementtien hajoamisen seurauksena. Ne tarvitsevat jatkuvaa polttoainetta, joten he ovat parempia kuin muut generaattorit . Niiden merkittävä haitta on kuitenkin se, että käytön aikana on noudatettava turvallisuusmääräyksiä, koska ionisoituneista materiaaleista lähtee säteilyä.

Huolimatta siitä, että tällaisten generaattoreiden käynnistäminen voi olla vaarallista myös ympäristön kannalta, niiden käyttö on melko yleistä. Esimerkiksi, niiden hävittäminen on mahdollista paitsi maan päällä myös avaruudessa . Tiedetään, että radioisotooppigeneraattoreita käytetään navigointijärjestelmien lataamiseen, useimmiten paikoissa, joissa ei ole viestintäjärjestelmiä.

Lämpöhivenaineet

Lämpöparistot toimivat muuntimina, ja niiden rakenne koostuu Celsius -asteella kalibroiduista sähköisistä mittauslaitteista. Virhe tällaisissa laitteissa on yleensä 0,01 astetta . On kuitenkin huomattava, että nämä laitteet on suunniteltu käytettäväksi alueella, joka on absoluuttisen nollan minimiviiva - 2000 celsiusastetta.

Lämpövoimageneraattorit ovat viime aikoina saaneet suuren suosion työskennellessään vaikeapääsyisissä paikoissa, joissa ei ole lainkaan viestintäjärjestelmiä. Näihin paikkoihin kuuluu Space, jossa näitä laitteita käytetään yhä enemmän vaihtoehtoisina virtalähteinä avaruusajoneuvoissa.

Tieteellisen ja teknologisen kehityksen sekä syvällisen fysiikan tutkimuksen yhteydessä lämpösähköisten generaattoreiden käyttö ajoneuvoissa on saavuttanut suosiota lämpöenergian talteenotossa, jotta voidaan käsitellä aineita, jotka on poistettu autoja.