Een klein beetje theorie.
Enkel element thermo-elektrische module (TEM) is een thermokoppel bestaande uit twee ongelijke elementen met p- en n-type geleidbaarheid. De elementen worden met elkaar verbonden door middel van een koperen verbindingsplaat. Halfgeleiders op basis van bismut, tellurium, antimoon en selenium worden traditioneel gebruikt als elementmaterialen.
Thermo-elektrische module (Peltier-element) is een set thermokoppels die elektrisch zijn verbonden, meestal in serie. In een standaard thermo-elektrische module worden thermokoppels tussen twee platte keramische platen van aluminiumoxide of nitride geplaatst. Het aantal thermokoppels kan sterk variëren - van enkele tot honderden paren, wat het mogelijk maakt TEM's van vrijwel elk koelvermogen te creëren - van tienden tot honderden watts.
Wanneer een gelijkstroom door een thermo-elektrische module gaat, ontstaat er een temperatuurverschil tussen de zijkanten: de ene kant (koud) wordt gekoeld en de andere (warm) wordt verwarmd.Als er aan de warme kant van de TEM voor een efficiënte warmteafvoer wordt gezorgd, bijvoorbeeld met behulp van een radiator, dan kun je aan de koude kant een temperatuur verkrijgen die tientallen graden lager zal zijn dan de omgevingstemperatuur. De mate van koeling zal evenredig zijn met de stroom. Wanneer de polariteit van de stroom verandert, wisselen de warme en koude kanten van plaats.
Oefening.
Pelte-elementen worden veel gebruikt in koelsystemen. Maar niet veel mensen zijn op de hoogte van hun andere eigenschap: het opwekken van energie. Dit laboratoriumwerk is gewijd aan de studie van deze mogelijkheden.
50*50 mm element, geïnstalleerd tussen twee aluminium staven. Hun oppervlakken zijn vooraf ingeslepen en gesmeerd met KPT-pasta. In één van de staven zijn gaten geboord waar een koperen buis doorheen gaat voor waterkoeling. Dit is wat er gebeurde:
Sluit het water aan de koeler aan één kant aan Peltier-elementen plaats de andere op de brander. Op de uitgang van het element sluiten we een gloeilamp van 10W 6 volt aan. Het resultaat is dat onze generator werkt!
De ervaring leert dat het Peltier-element goed elektriciteit produceert. Het licht brandt vrij helder, de spanning is ongeveer 4,5 volt.
Opwarmen tot 160 graden was niet optimaal; bij 120 graden was het resultaat slechts 10% slechter.
De koelvloeistoftemperatuur aan de uitlaat is tien graden, aan de inlaat is deze een graad lager. Afgaande op deze resultaten is water niet zo nodig voor koeling...
Met hulp Peltier-elementen je kunt elektriciteit opwekken tijdens een expeditie, tijdens een kampeertrip, in een jachtwinterhut, kortom overal waar dat nodig is. Natuurlijk, als je brandhout of felle zon hebt, en zeker wat vindingrijkheid.
Met behulp van een thermo-elektrische module.
Zo'n thermo-elektrische generator wordt goed herinnerd door degenen die zich de Sovjetstaat en collectieve boerderijen herinneren. Ze zeggen dat de Duitsers tijdens de oorlog niet konden begrijpen hoe de partizanen lange tijd radio-uitzendingen konden uitvoeren vanuit een belegerd bos.
Ja, zoals ze zeggen: als onze wetenschappers geld zouden krijgen, zouden ze in '85 de iPhone hebben uitgevonden! :-)
Thermo-elektrische koelkast
Thermo-elektrische koelkast (optie 2)
Thermo-elektrische koelkast (optie 3)
Autokoeler voor ingeblikte dranken
Drinkwaterkoeler
Thermo-elektrische airconditioning voor KAMAZ-cabine
Water wordt in zo'n "pollepel" gegoten, in brand gestoken en, alsjeblieft, laad je mobiele telefoon op. Het hele geheim zit op de bodem, Peltier ligt daar “begraven”.
Laten we dit ontwerp eens nader bekijken.
Momenteel is er een groeiende belangstelling voor het gebruik van thermo-elektrische generatormodules in huishoudelijke apparaten. In de eerste plaats betreft dit de mogelijkheid om elektriciteitsverbruikers met een laag energieverbruik van stroom te voorzien - radio's, mobiele en satelliettelefoons, laptops, automatiseringsapparatuur, enz. uit bestaande warmtebronnen. Met een thermo-elektrische generator, die geen roterende, wrijvende of andere slijtagedelen heeft, kunt u rechtstreeks elektriciteit verkrijgen uit elke warmtebron: uitlaatgassen van verbrandingsmotoren, warm water uit geothermische bronnen, “afval”-warmte van thermische centrales, enz. . Geleid door de ervaring die is opgedaan bij het maken van industriële thermo-elektrische generatoren (TEG's) met verschillende vermogens - van enkele watt tot enkele kilowatt, begon IPF CRYOTHERM met de massaproductie van huishoudelijke TEG's met een nominaal vermogen van 8 W.Structureel is de generator gemaakt in de vorm van een aluminium emmer met een inwendig volume van ongeveer 1 liter, op de bodem waarvan generatormodules geproduceerd door IPF Kryotherm zijn geïnstalleerd.
Het temperatuurverschil dat nodig is om de generator te laten werken, wordt bereikt wanneer de pollepel wordt verwarmd, bijvoorbeeld door de vlam van een vuur. Het water dat in de pollepel wordt verwarmd, kan worden gebruikt voor koken of andere doeleinden. Deze generator is in de eerste plaats bedoeld voor gebruik op afgelegen, moeilijk bereikbare plaatsen om batterijen op te laden voor individuele communicatie- en navigatieapparatuur, verlichting, enz. Het is onmisbaar voor jagers, toeristen, matrozen, reddings- en speciale dienstenmedewerkers die lange tijd weg moeten blijven van centrale stroomvoorzieningen.
Het voordeel van de generator is het lage gewicht en volume, het hoge specifieke opgewekte vermogen, de functionaliteit en de hoge betrouwbaarheid. Het ontwerp van de generator elimineert de mogelijkheid van oververhitting bij correct gebruik. Als extra optie voor de generator worden een stapspanningsstabilisator met bereiken van 3 V - 6 V - 9 V - 12 V en adapters voor laders aangeboden.
HUISHOUDELIJKE THERMO-ELEKTRISCHE GENERATOR 1TG-8
Data papier
Gewicht zonder vloeistof, kg, niet meer dan 0,55
Totale afmetingen, mm
met een handvat
zonder handgreep250x130x110? 123, h=100
Intern volume, dm31.0
Nominaal opgewekt vermogen, W, niet minder dan 8,0
Uitgangsspanning, V3.0? 12.0
Stroom, mA660 ? 2660
En hier is nog een voorbeeld van gebruik.
De generator bestaat uit zulke kleine thermo-elektrische condensatoren.
Dankzij het gebruik van de nieuwste materialen zijn thermo-elektrische generatoren (TEG’s) al in staat elektriciteit op te wekken met een vermogen tot 1000 W.
De thermische generator zal vooral fans van dynamisch rijden bevallen: hoe hoger het motortoerental, hoe meer elektriciteit er wordt opgewekt, die in de toekomst bijvoorbeeld in hybride energiecentrales kan worden gebruikt voor een nog betere acceleratiedynamiek.
Bijna tweederde van de brandstofenergie in moderne verbrandingsmotoren ‘vliegt’ samen met de warmte de atmosfeer in. Daarom werken BMW-ingenieurs, samen met specialisten van het Amerikaanse lucht- en ruimtevaartagentschap NASA, actief aan technologieën voor het omzetten van de thermische energie van uitlaatgassen in elektrische energie. Dergelijke installaties hebben nog een positief effect: extra verwarming van een koude motor. Voorlopig “omhult” TEG een deel van de uitlaatpijp, maar in de toekomst is het de bedoeling om dit systeem in de katalysator te integreren, waarbij gebruik wordt gemaakt van het thermische regime ervan. Voor een grootschaligere implementatie van deze technologie in de auto zal de onderkant moeten worden gemoderniseerd, waarbij de centrale tunnel op sommige plaatsen moet worden uitgebreid. De verwachting is dat een dergelijk systeem zeer binnenkort een brandstofbesparing van 5 procent kan opleveren, waardoor de efficiëntie van de verbrandingsmotor toeneemt.
Dit is wat een Peltier-element of thermo-elektrische module is!
