Termoelektrický generátor

Termoelektrický generátor - je zařízení, které přijímá elektrickou energii z tepla. Vynikajícím zdrojem energie, bohužel, je charakterizován nízkou účinností. Kromě toho, že stejnosměrný proud je převeden transformátory.

Historie objevu

Seebeck objevil v roce 1822 (jako ostatní údaje - od 1820 do 1821), při zahřívání spojení různých materiálů v uzavřeném okruhu proud. Účinnost konverze 3%. Přestože takové mizerné obrázku, výsledek prvního termoelektrického generátoru soutěžil s parními stroji času. Experimenty s deskami antimonu a vizmutu, měření Seebeckův provedeny galvanometrického Shveyggera (induktor a magnetická šipkou). Proto pokusy nezačala před 16. září 1820. Zdánlivá bezvýznamnost a nevysvětlitelné události donutily vědce čekat. Pomalu, zkoumání vlastní objev Seebeck také zprávu o tom až v roce 1823.

Podle logické uvažování výzkumník navrhl, že zemský magnetismus lze vysvětlit tím rozdílem teplot mezi rovníkem a póly. Princip fungování termoelektrického generátoru je vysvětleno magnetickou polarizaci. Seebeck zkoumány vzorky hmotnost včetně polovodičů a materiály jsou uspořádány v řadě na základě schopnosti odmítnout magnetickou jehlu. Tato data jsou využívána (ve vytříbené formě) a dnes pro stavbu termoelektrických generátorů. Koeficient Seebeck se měří v mV / K.

Jako vědci radioaktivní kovy, jako Seebeckův zpracovaných vzorků. Po druhé světové válce, kdy vyšlo najevo, že Spojené státy mají ohromující nové zbraně, tam byl rozkaz všemi prostředky k urychlení vývoje jaderných zbraní. Vězni a jen experimentátoři prakticky ruce konfliktních kusy radioaktivních hornin dosáhnout řetězovou reakci. Nejvíce brzy zemřel.

Seebeck naživu. Vytáhl ruce bismutu a antimonu, zkrat a jako Galvani kdysi sledoval „zvířecí elektřinu.“ Seebeck skoro věřil ve svých nádherných transcendentní schopnostmi, ale hospodyně ho myslím, že důvod, proč se vzorky se zahřívají. Když kouzelník kariéra konečně opustil ruce velkého vědce, vrátil se konečně k fyzice. Ukázalo se, v případě, že kov dok pevně a ohřívací lampa, jehla odchyluje ještě dále.

Zpočátku vysvětlení pozorovaného účinku a dal neobvyklý názvem magnetické polarizace. Z pohledu moderní vědy, je těžké vysvětlit takové pozici, ale když se podíváte očima svých současníků... v září 1820 Hans Oersted hlášeno na vědecké komunity ve Francii a Velké Británii k zahájení revoluce v příštím 100 let. Vědec neměla spěchat: všiml podivné chování námořní kompas, dlouho studoval, vyhodnoceny, a pak napsat pár progresivní myšlenkové současníky... Další objevy padl posloupnost:

1. Ohmův zákon.
2. Elektromagnet.
3. Elektrokompas.
4. Galvanometer.
5. Indukčnost.
6. Motor.

Dlouhý seznam všech vynálezů v příštích 15 let, ale open Seebeck thermoelectricity bylo překvapující. Je známo, že Ohm používá Georg dvojice bismutu a antimonu, pro výstup na známé části právo obvodu. Ve dnech Seebecka existovala představa, náboj, magnetismus, elektřina, kondenzátorem - a to vše! Neznámé pojmy byly případné rozdíly, proudů, elektromagnetických polí a jejich intenzita. To ovlivnilo název otevření Seebeck.

V předvečer Malus, Fresnelovy, Jung a Brewster publikoval práci na polarizaci světla. Tento jev byl zkoumán na základě islandský křišťál krystalů, pak představil termín osu (z řečtiny. - tyč osa). Magnetické póly vykazovaly Globe. Není divu, že Seebeck připsat vlastní instalaci jako podivným jménem. Cívka je orientován jako střelka kompasu planetě Zemi.

V průběhu roku se nám podařilo najít správné vysvětlení. Georg ohmů pomocí termočlánku jako stabilizovaného zdroje napětí pro otevření známý zákon: nastaví rozdíl pevné teploty přes bodem varu vody a tajícího ledu. Je čas otevřít éru thermoelectricity.

Vývoj thermoelectricity concept

Když bylo jasné, že teplo není schopen přímo přeměněn na magnetismu, nakonec odmítl myšlenku vytvoření pole tepla erupci sopky a magma varu uvnitř Země. Srovnáme-li zkušenosti Oersted a Seebeck, vědecká komunita našla správnou cestu. Pro Georg Ohm termočlánek jako termoelektrického generátoru byl použit při elektrolýze (1831). Ale termín stále nestabilní. Předpokládá se, že první termoelektrické generátory se objevily v druhé polovině XIX století. Považován za laboratorní nastavení pro studium různé procesy, byly nazvány jinak.

Poštovní a telegrafní časopis blíže k 1899 publikoval článek o zřízení baterie pro napájení 16 kandel žárovek. V peci umístěn termočlánek pec, s dostatečným napětím a proudem. Kombinací dodávky prvků v sérii, je napětí byl zvýšen. Paralelní připojení zvýšené proudu. Každý termočlánek je konstruován pomocí Seebecka (antimon - zinek antimonide). Pak jsme se naučili Gyulhera baterie (pravděpodobně v roce 1898).

Termín razil pro baterie Leyden sklenic (kondenzátory) Benjamin Franklin.

Tak ve vědeckých kruzích zapojeným termoelektrické články daboval thermopile. Předpokládá se, že první zařízení vytvořeno OE a Fourier v roce 1823. Oni se spojili Seebeck termoelektrický za silného zdroje energie. Další vývoj tohoto konceptu bylo dodávat Leopoldo NOBILI a Macedonio Melloni: pro sérii experimentů na studium infračerveného spektra, které vytvořil tepelný násobič. Nápad přišel i po provedení postupné změny ve struktuře Shveyggera (1825).

Myšlenka první galvanometr účinek závitů drátu vynásobený jejich počtu. Stejně tak to bude „tepelné energie“ z termočlánků. Zařízení je určeno pro celou studii infračerveného spektra v důsledku měření vyrobeného tepla, ale později koncept byl základem pro vytvoření nových zdrojů dodávek. Indikátor termoumnozhitelya stal magnetka.

Časová osa vynálezů

Po prvním polknutí byla aplikována Seebeckův efekt a další. Patent pro využití termoelektrických generátorů nahradit konvenční přijata v roce 1843 Moses Poole.

Pergeliometr měřit sluneční aktivitu

Pergeliometr pro měření slunečního intenzity záření v závislosti na stupni ohřevu termočlánku. Claude Pouillet vynalezl mezi 1837 a 1838 let zařízení povoleno vědce počítat s vysokou přesností sluneční konstantu 1228 W / sq. m. pergeliometr není původně určen pro použití jako termoelektrického generátoru. Jednotlivé výsledky slouží jako nosné konstrukce pro další rozvoj tohoto odvětví.

Dáváme detailů vynálezu, převzaté z průzkumu zprávy doktora Stonea dodané 18.listopadu 1875. „Slitiny vykazují vlastnosti kovů v kombinaci silnější, než každý z jednoduchých materiálů jednotlivě. Ve složení jedné straně a dvěma zinek - antimon rozdíl vzorek se získá 22,7 potenciálů. Potenciály složek odděleně:

• Antimon - 7-10.
• Zinek - 0,2.

Jedinou výjimkou byl slitiny bismutu a cínu. Pokud je složení jeho 12-1, potenciál se sníží z 35,8 na 13,67. Měl jsem to štěstí začít studia s dvojicí německého stříbra (nikl-bohaté) a železo. Pozorovaná EMF nebyl velký. Pak jsem se pokusil Marcus slitina skládající se z 12 dílů antimonu, zinku a 5 1 bismutu. Výsledkem byla křehká a s výraznou krystalickou strukturou.

Pro vyhlazení na tyto nedostatky, přidán arzen. V důsledku toho zjistili, že slitina antimon, arsen, zinek a cín s malou příměsí vykazuje mnohem větší plasticita v podobných termoelektrických vlastností, které jsou pozorované ve slitině Marcus. Druhá část dvojicí alpaky. "

tepelný akumulátor

Thermopile Marcus rovná jedné dvacetiny Daniell buňky, přičemž 55 mV DC. Negativní „obkladem“ sloužil jako slitiny mědi, zinku a niklu v poměru 10: 6: 6, podobný vzhled jako niklové stříbro; Pozitivní - sloučenina antimonu, zinku a bismutu v poměru 12: 5: 1. Podle «elektřinu ve službách člověka», 3. vydání 1896, v květnu 1864 Marcus vyhrál vídeňské vědecké komunity pro termoelektrický generátor. Strukturované chata termočlánek v horní části ohřátého kovového pásem. Spodní část chladicí vody. Bohužel, slitiny na vzduchu rychle oxiduje na velké zvýšení ohmického odporu.

příspěvek k Becquerel

Není známo, kdy se narodil termoelektrický generátor Edmond Becquerel, ale historici datují otvor pro období 1867-1868 let. Jeho struktura je tvořena přechodového sulfidu mědi a niklu stříbra. Na obrázku: proximální nádržka čerpá studenou vodu do daleko - žárové. Napětí termoelektrický generátor natočena se spirálovými terminály.

termoelektrický generátor Klemonda

O termoelektrických generátorů Dr. kamene uvedl: „Využívání železa dává pěkný efekt, který je offset rychlou korozi výrobku.“

• Termoelektrický generátor (pravděpodobně 1874 vydání) Klemonda a Moore zhotoveny z antimonide zinečnatého a čistého železa, zejména pro účely elektrolýzu. Vyhřívané zařízení nechá jednu hodinu se získá o oz mědi, náročné 6 kubických stop plynu. Byl použit pro pokovování kovových výrobků. regulátor plynu termoelektrický generátor změní velikost výsledného elektrického proudu. Postava, jak je patrné z vrcholu sektorů antimonide zinku, trojúhelníkové listových čepelí - železo.
• V roce 1789, termoelektrický generátor Klemonda vypadala mnohem lépe. Když je vnitřní odpor 15,5 ohmů dal napětí 109 V při proudu 1,75 A, konzumovat 22 liber za hodinu uhlí. Sloučeniny spínací napětí snížena na 54 V. termoelektrický generátor proudu zvýší na 3,5 A. Vytápěný uhlím pece konstrukční výška pod 2,5 metrů v průměru v rámci jednoho metru připomínající chladnějších moderní procesory obsahovaly mimo mnoha železných křídlech. Plyny procházejí uvnitř Raskalov zinku antimonide. Jednotlivými zprávami vydanými termoelektrické články 20 generátoru 1 vysokého napětí.
• Termoelektrický generátor Noah (pravděpodobně v roce 1874) je spíše jako moderní turbíny tepelných elektráren ve formě. Střední část hořáku termpopar zahřívat tak ochlazovat periferií prostřednictvím radiace a konvekce. Tento relativně malý podobnost Klemonda generátor s vnitřním odporem 0,2 ohmů, počítáno na napětí 2 V a 128 sestává z termočlánků. Účinnost termoelektrického generátoru je značně snížena alpaka mezilehlé kontakty odvádění tepla. Moderní termoelektrické generátory používající p-n-přechodu bez uprostřed mezi polovodiče materiálů.
• Portable termoelektrický generátor Hawke (pravděpodobně v roce 1874) je určen pro 110 mV (jedna desetina Daniell buňky) a jsou zahrnuty 30 teploty s délkou poloviny Spojené platinový drát 1.2 palců. Bunsen hořák silně připomíná i studenou konec ponořený ve vodě. Konstrukce je silně připomíná vynález Noe a méně Klemonda. Zásadní rozdíl spočívá v komerční výrobě produktů pro masové řady spotřebitelů. Generátory prodal dva a tři, které na jednotném základě.
• Coal termoelektrický generátor vynalezena Harry Barringer a autorská práva jsou zajištěny patentové US434428 1890.

baterie Gyulhera

V loňském roce z vynalezen v XIX století. Historici datují do roku 1898. 50 termočlánky nechá napětí 1,5 V při proudu 3 A a vnitřní odpor 0,5 ohmů. Pro tyto účely jsou vynakládány každou hodinu 5 kubických stop zemního plynu. Podle výzkumníků, přístroj by produkovat dobré třikrát identickým průtoku.

Přirozený experiment ukázal průměrnou životnost 200 hodin, i když jeden vzorek strávil 500 konečně našel kopii, který sloužil na dva roky. V roce 1903, časopis vydávaný informace o veřejných zkoušek Gyulhera baterie. Během osvětleným termočlánku hořáku zahřívána, dokud napětí dosáhne na 3,5 V. Vypněte přístroj a prohlížet na vlastnostech po ukončení dodávek plynu. V případě, že napětí klesne na 1,5 V, proud se náhle zastavil. závěr:

- stabilní tepelná napětí, že v důsledku značného tepelnou setrvačnost. Změny teploty dochází pomalu a opatrně snižuje napětí v průběhu chlazení.

Nicméně, podobně jako oznámení více Poggendorff, radil George Omu použít termočlánek místo galvanického článku. Gyulhera baterie ukázalo se populární na počátku XX století. Například Lihaysky University uvádí, že nová metalurgická laboratoř v roce 1905 koupil tři Thermopile Scotta a jeden - Gyulhera.

Konstrukce se podobá zastaralé topení radiátor dnes. Ty se nacházejí ve veřejných budovách, konstruováno a vybaveno v SSSR. Tento přenosný přístroj: na každé straně je rukojeť ve tvaru písmene T pro přepravu.

přenosný generátor

Portable termoelektrický generátor Sudras podobá vzhledu olejový filtr vozíku. Pro získání teplo potřebné pro zapálení plynového hořáku. To zůstalo velmi málo informací o zařízení. V edicích 1898 našli společnou zkušební informačních produktů s výše uvedeným textem:

„Profesor Kolrauh pozorováno u 70, že termoelektrické napětí generátoru v závislosti na počtu párů zahrnuty do série. To je potvrzeno experimenty na strukturách Klemonda, Noe a śūdrové, vyráběné a prodávané v průběhu posledních 20 let. Poskytují 2, 4, 6 a 8 voltů, které mají, v uvedeném pořadí, 36, 72, 108 a 144 párů ve složení. Je vidět, že napětí přesně přímo úměrná celkovému počtu. Śūdrové konstruována instance, se skládá ze 720 členů. Jak se dalo očekávat, výsledné napětí bylo 40 V, schopnost podporovat spalování výbojky. "

Poznámce uvedeno, že nováček elektrikář má právo vzít fotografii předložen vzorek, například komerčně úspěšný produkt. Termoelektrický generátor Shudr vyráběny ve velikostech 6, při proudu 1,3 - 2,5 A při napětí 3 - 8,5 V, v závislosti na velikosti a počtu prvků.

XX století

V XX století, většina termoelektrických generátorů dodané s patentem, a topný plyn stal. Znakem posuzovaného teoreticky období pokusí vysvětlení pozorovaného jevu. První vypočítá účinnost termoelektrické generátory Reilly, i když výsledek byl špatný. V roce 1909 a 1911 byly provedeny pokusy o získání teoretické studium materiálů: Altenkirch ukázaly, že termoelektrické materiály by měly mít velký Seebeckův koeficient a nízký ohmický odpor na snížení tepelných ztrát.

Funny, ale dnes používají k vytvoření výkonné přístroje polovodiče zůstaly mimo zájmy Seebeck zcela soustředit na čistých kovů a slitin. V těchto materiálů, v závislosti na Wiedemann-Franz zákon-Lorentz vztahu k vedení tepla elektrických považovány za konstantní. Vhodné kovy pro termočlánky uznávaných kovů, kde je maximální Seebeckův koeficient.

Významné vývoj v oblasti syntézy došlo v období 30. roku polovodičů s hodnotami Seebeckovým koeficient vyšší než 100 mV / K. Výsledkem je, že po druhé světové válce (1947) se objevil na scéně generátoru M. Telkes s účinností 5%. Pár let loffe vyvinul teorii polovodičových termočlánků. Bohužel, zájmy velmocí nesouhlasil, však okamžitě uvědomit, že polovodiče představují velký potenciál. V roce 1956 godu Joffe a kolegové ukázali, že příliš velký poměr tepelné a elektrické vodivosti se snížila tavení materiálů s různými sloučeninami. Vzhledem k velkému vojenskému hodnoty, mnoho vývoj zůstal pod pokličkou, například, studovat RCA.

Moderní generátor je uzavřena mezi sendvič keramických desek ingotů p a n polovodiče. Při vytváření požadovaného teplotního rozdílu zařízení produkuje energii. Keramika je považován hodné izolátor, ale vede teplo, což dokazuje úspěšnou uvedenou strukturu. Podtlak na jedné straně, zahřáté sluncem a na druhé straně - chlazené lesku hvězdy termoelektrického generátoru fantastické ukazuje teplotní rozdíl mezi povrchy. Což samozřejmě zvýší výkon. Proto je dobrým zdrojem výživy, snadné a pohodlné pro všechny kosmických objektů.

Na počátku 60. let z vesmíru thermoelectricity pomalu sestoupila na zem. Přednostní oblasti medicíny a začal studovat povrch planety (včetně minerálních látek). Mezi hlavní výhody nové technologie začaly zmírnit, spolehlivost, žádné pohyblivé části, tichý a nevýhody - značné náklady a nízkou účinnost (dříve 5%). Přibližný výpočet proveditelnosti použití nových materiálů:

1. Přítomnost vzduchu se předpokládá, že odrážejí uhlovodík.
2. Na pohybující se objekty v první řadě šetří místo. V tomto případě je hustota energie kapalného paliva 50 krát vyšší olověných akumulátorů nebo baterií.
3. V důsledku toho, když je účinnost termoelektrických polovodičů než 2% jejich použití stane oprávněné. A olej je spáleno pomalu, což snižuje celkovou hmotnost objektu.

V některých případech, topení termoelektrický generátor zvládá nést radioaktivní izotopy, otevírá nové obzory. Takový zdroj byl použit na Voyager (1977) a pracoval více než 17 let. S rostoucími cenami ropy (krize z roku 1973), americká vláda obrátila svou pozornost na nové zdroje energie: vypouštění odpadních vod silné podniky mají obrovský potenciál. Studie určeno zajímavé věci: polovodičový supravodivost při relativně vysokých teplotách (150 - 170 K) ke zlepšení vlastností termočlánků. Pozdější úsilí zaměřil na uvedení do stavu prvku základny germania a křemíku.

Otevřená dnes termoelektrické materiály obecně rozděleny do tří skupin po provozní teplota:

1. Bismutu Telluride a slitiny vykazují nejlepší ukazatele kvality při 450 K.
2. Teluridy a olověné slitiny vykazují snížení výkonu, ale při teplotách 1000 - 1300 K.
3. A konečně, křemíku a germania prostředky mají nízkou účinnost, ale dobře zavedený výrobní techniky. Pracují při teplotách 1000 - 1300 K.

Design XX století

Termattaiks

Termoelektrický generátor Termattaiks 1925 se vyznačuje tím, komplexní výslovnost pro jménem a na předním panelu obsahuje voltmetr pro kontrolu napětí. Přísnost se tím, z: zařízení je nabíjecí baterie pro baterie olovo-kyselin a 6,3 V. Se míní možnost použití termoelektrického generátoru přímo jako prostředek pro zahřívání katody elektronek.

Knoflík Přední panel dodává spalovací plyny ovlivňovat výstupní napětí. Někteří autoři navrhují velké výkyvy, ale text se již vyjádřil názor, přijatelné stability termoelektrických generátorů. V důsledku toho je možnost jejich použití v souvislosti s pozorováním objasněna.

časopis Amateur Wireless naznačil, že termoelektrický generátor je dost dobré pro napájení přenosného radioamatérské stanice v kampaních a expedice. V nepřítomnosti elektrické energie, je získána v omezeném množství, spalování ropy, zemního plynu, uhlí, dřevo.

plyn radio

Vyjádřil nad myšlenkou rozhlasového energie z jakéhokoliv paliva realizované již v 30. letech termoelektrického generátoru. Společnost Cardiff Gas Light & Coke uvolní příslušnou reklamu. Nápis „termoelektrický generátor“ Poprvé stojí za to. Předchozí vzorky tvrdošíjně nazývané v literatuře baterií, nebo zůstali bez titulu. Reklamka říká, když energie vyčerpá, proud plynu umožňuje, aby si poslechnout poslední rozhlasového vysílání kdekoliv na světě. Takové časy: Dávka uhlí, a zpráva je vždy k dispozici.

Tento termoelektrický generátor je přenosná pohonná jednotka přijímače a je opatřen displejem katoda napětí 2 V na výstupní proud 0,5 A a napětí 120 V diagramu na spotřebě proudu 10 mA. Informační poznámka k letáku uvedeno, že termoelektrický nedává hodně stresu, ale získat více drátových spojů, je i nadále možné dosáhnout uspokojivého výsledku.

jsou považovány za úspěšné materiály pro termoelektrického generátoru, podle výrobce, kombinace nikl-nichromu. Seebeckův koeficient je pro ně 40 mV / K, s pracovní teplotou až 1000 K. Zahřátí přijímač, napětí dosáhne 40 mV. Pokud termočlánky 50, zapojených do série, tvoří 2, což je dost pro vytápění katody elektronek. 120 V 3000 získala začlenění termočlánků v jednom řetězci.

light Iljič

Prezentovány na fotografii petrolejové lampy obklopené stínu termoelektrického generátoru je vyvíjen pod vedením Ioffe. Tento produkt je post-Stalin éra, datováno 1959 rok, umožňuje současně poslouchat rádio a nahrávat důvěrnou povahu. Opravdový přítel podzemní pracovníka. Termoelektrický generátor vyrábí amplitudy napětí pro vyhřívání vlákno 1,5 V při proudu 125 mA, celé zařízení 90 přivádí napětí na proud 12 mA.

XXI století

Dobré zprávy! V roce 2005, Jason Hopkins ukázalo, že účinnost termoelektrického generátoru je schopen se dostat blíže k ideálu. Čekáme na nové produkty v této oblasti.