Термоэлектрические генераторы своими руками:принцип работы и как сделать

Боковая часть термоэлектрического генератора

Источник:Викисклад

В наши дни многие люди во всем мире освоили сбор зеленой энергии. Почему? Простой! Он предлагает электричество из отходов или различных источников энергии в окружающей среде. Интересно, что система делает все это без батарей или подключения к сети. Некоторые из его источников энергии и тепла включают тепловые, солнечные и радиочастоты. Тем не менее, технология сбора термоэлектрической энергии является источником энергии, которая подпадает под категорию «зеленых». И он использует эффект Зеебека для преобразования градиента температуры в электрическую энергию. Итак, вы заинтересованы в том, чтобы научиться создавать прочный и надежный преобразователь для производства энергии? То есть тот, который производит электричество там, где рассеивается тепло? Тогда было бы неплохо, если бы вы подумали о создании термоэлектрических генераторов своими руками.

В этой статье мы расскажем вам о TEG, подробно расскажем о том, как его создать, и многом другом.

Давайте начнем!

Что такое ТЭГ?

Схема термоэлектрического генератора

Источник:Викисклад

Генератор ТЭГ или Пельтье представляет собой твердотельный полупроводниковый прибор. Действительно, это превращает разницу тепла между слоями устройства в электричество (или ценный источник постоянного тока).

Кроме того, важно не путать термоэлектрический охладитель с ТЭГ. В конце концов, они оба имеют одинаковые компоненты. На самом деле термоэлектрический охладитель вырабатывает электрический ток, когда вы подаете напряжение на устройство. И в конечном итоге он становится термоэлектрическим устройством.

Итак, электричество от тепла стимулирует эффект Пельтье. Следовательно, продукт перемещает тепло от холодной к горячей стороне. Но термоэлектрические генераторы помогают убрать или добавить тепла, особенно для твердотельных устройств. Кроме того, он поставляется с двумя разными полупроводниковыми материалами, которые можно использовать для эффекта Зеебека.

Что такое эффект Зеебека? Это помогает ТЭГ начать производить электроэнергию, когда вы подвергаете его воздействию разницы температур на его оборотных сторонах. И это происходит, когда в сконфигурированной внутренней структуре ТЭГ используются легированные p- и n-полупроводники.

Мы поговорим об этом позже в этой статье.

Как работают термоэлектрические генераторы?

Прежде чем мы перейдем к тому, как работают термоэлектрические генераторы, важно понять их конструкцию.

Строительство ТЭГ

ТЭГ обычно имеет два специальных полупроводника P-типа и N-типа, и каждый из полупроводников имеет разную плотность мощности электронов. Тем не менее, вы можете начать с термического размещения чередующихся полупроводниковых столбов (p- и n-типа).

И столбы должны совпадать. То есть, столбы должны быть электрически последовательно соединены. При этом вы можете использовать теплопроводящую пластину с каждой стороны, чтобы соединить обе стойки.

Совет здесь — выбрать керамическую проводящую пластину, если вы не хотите добавлять еще один изолятор. Итак, когда вы подаете напряжение на свободные концы полупроводников, ток будет течь через биметаллический переход.

Следовательно, вы заметите разницу в тепловой энергии, которая не является случайным исключением. Кроме того, часть установки с охлаждающей пластиной принимает на себя тепло (горячий дымоход), а затем перемещает его на другую сторону устройства.

Принцип работы термоэлектрических генераторов

Термоэлектрические генераторы работают на эффекте Зеебека. И этот эффект возникает, когда внутри полупроводников движутся носители заряда. Но носитель заряда, который у вас есть, будет зависеть от типа используемого вами полупроводника.

Например, носителями заряда являются дырки в легированных полупроводниках p-типа и электроны в n-типе. Тем не менее, с горячей стороны полупроводника носители заряда имеют тенденцию к диффузии. В результате на одном конце устройства будут накапливаться все виды энергетических зарядов.

Термоэлектрический генератор Radiostop

Источник:Викисклад

Следовательно, накопление будет генерировать потенциал напряжения, который прямо пропорционален разнице температур полупроводника.

Что такое эффект Зеебека

Эффект Зеебека возникает, когда электропроводящий материал развивает электродвижущую силу между двумя точками из-за разницы температур. Таким образом, вы можете назвать ЭДС термоэлектрической или ЭДС Зеебека.

Кроме того, коэффициент Зеебека относится к соотношению между разницей температурного диапазона и ЭДС. Затем термопара поможет вам измерить разность потенциалов на концах (горячем и холодном) между двумя разными материалами конструкции модуля.

Далее, разность потенциалов пропорциональна разнице температур (на холодном и горячем концах). Но недостатком этого эффекта является то, что он требует резких перепадов температур.

И это трудная часть системы, потому что избыточное тепло на одной стороне устройства будет нагревать другую сторону. Следовательно, это может привести к повреждению ТЭГ и выработке нулевого электричества.

Таким образом, для поддержания оптимального отклика только одна сторона вашего ТЭГ должна быть горячей, а встречная сторона должна быть расслаблена.

Термоэлектрический генератор своими руками

Термоэлектрический генератор своими руками

Источник:Phys.org

Вот список вещей, которые вам понадобятся для сборки термоэлектрического генератора своими руками:

• Свечи (10)
• Алюминиевый лоток (1)
• ТЕК (8)
• Изоляционная лента (1)
• Припой (1)
• Алюминиевая пластина (1)
• Х-акто-нож (1)
• Локтайт (1)
• Регулятор напряжения (1)
• Паяльник (1)
• Термоэлектрическая паста (1)

Шаги

Шаг 1. Закрепите и припаяйте термоэлектрические охладители

Начните с линейки, чтобы подтвердить размер вашего TEC (около 40 x 40 мм). Затем используйте свой 8 TEC. Но если вам нужен больший ток и напряжение, вы можете использовать 10. Таким образом, с 8 TEC основание вашего алюминиевого лотка должно быть 160 x 80 мм.

Пока вы это делаете, убедитесь, что ваша база ровная. Таким образом, легко приклеить ТЭО, что позволит получить температурный градиент. Далее можно изолировать место установки ТЭО изоляционной лентой.

После этого нанесите немного термопасты на пустую сторону. Пока вы это делаете, вставьте TEC буквами вверх. При этом вы увидите, что провода образуют пары (красный и черный). Помимо черного провода TEC № 4 и красного провода № 8, припаяйте остальные кабели.

Другими словами, TEC 8 и 4 должны оставаться незакрепленными. Затем вы можете завершить петлю, припаяв TEC 5 (черный провод) к TEC 1 (красный провод).

Когда вы закончите процесс здесь, наклейте еще несколько изоляционных лент на места пайки. Таким образом, проблемы с пайкой не будут контактировать с другими поверхностями.

Шаг 2. Создайте стенд

На этом этапе вам необходимо учитывать высоту вашего алюминиевого лотка, которая составляет 50 мм. Имея это в виду, добавьте толщину TEC около 5 мм. Тогда расстояние между ТЭО и пламенем свечи может быть 15 мм.

Расчет выглядит следующим образом:

• Свеча + пламя =30 мм
• Высота алюминиевого поддона + толщина TEC =(50 + 5) =55 мм
• Зазор между ТЭО и пламенем =15 мм.
• Полная высота стойки =100 мм

Имея это в виду, убедитесь, что размер вашей алюминиевой пластины составляет около 430 x 100 мм.

Шаг 3. Создайте опору для регулятора напряжения

Вы можете сделать это, разрезав алюминиевую полосу, размер которой может быть 30 х 250 мм. Затем приступайте к обработке краев.

Следовательно, края должны идеально подходить к алюминиевым сторонам лотка. После этого поддержите подставку, приклеив три пробки. Таким образом, вы можете приклеить регулятор напряжения прямо на пробку для изоляции.

Шаг 4. Подсоедините провода TEC к регулятору напряжения

Как правило, черный провод отрицательный, а красный — веселый. Таким образом, если вы измерите напряжение между TEC 8 и 4, получится отрицательное напряжение. Следовательно, это означает, что имеется обратная полярность из-за того, как вы изначально припаивали контактные площадки TEC.

Следовательно, вам необходимо выполнить обратное подключение контактных площадок TEC к регулятору напряжения.

Также, поскольку ТЭО работает при перепаде температур, используйте алюминиевую пластину. Пока вы это делаете, согните края.

Таким образом, ваш ТЭН будет получать больше тепла от свечей. И ваш алюминий (160 x 120 мм) должен покрывать пластины TEC. Затем приклейте алюминий на TEC термоклеем и дайте ему высохнуть.

Шаг 5 — Проверка

Добавьте столько свечей, сколько может выдержать ваша база. Затем зажгите свечи и почините поднос.

После этого добавьте немного воды и кубиков льда, чтобы сделать воду прохладнее. А более холодная вода означает больше энергии. При этом вы заметите свет на светодиоде, подключенном к вашему регулятору напряжения. Следовательно, напряжение на дисплее начнет увеличиваться.

После этого можно подождать около двух минут, пока настройка стабилизируется. После этого нажмите кнопку регулятора напряжения. В результате ваш фильтр пропускает через стабилизатор только 5 В.

Подведение итогов

Можно построить термоэлектрические генераторы своими руками, если вы будете следовать инструкциям в этой статье. Кроме того, создание этого бесплатного энергетического устройства — хороший шаг в правильном направлении, особенно если вы сторонник экологичности. Кроме того, он поможет вам легко преобразовывать температуру в электричество.

Итак, что вы думаете о ТЭГ? Вам нужна помощь в настройке устройства? Свяжитесь с нами. Будем рады помочь.