Générateur thermoélectrique

Générateur thermoélectrique - est un dispositif qui reçoit l'énergie électrique à partir de la chaleur. Une excellente source d'énergie, malheureusement, se caractérise par une faible efficacité. De plus, le courant continu est transformateurs convertis.

Histoire de la découverte

Seebeck découvert en 1822 an (comme d'autres données - 1820-1821), lorsque la jonction est chauffé de matériaux différents dans un courant circule en circuit fermé. rendement de conversion de 3%. En dépit d'une triste figure, le résultat du premier générateur thermo-électrique en concurrence avec des machines à vapeur du temps. Expérimentation avec les plaques d'antimoine et de bismuth, la mesure Seebeck réalisée galvanomètre Shveyggera (inductance et la flèche magnétique). Par conséquent, les expériences ne commencent pas avant le 16 Septembre, 1820. L'insignifiance apparente et des événements inexplicables ont forcé le scientifique à attendre. Lentement, l'examen de sa propre découverte Seebeck a fait un rapport à ce sujet qu'en 1823.

Par chercheur raisonnement logique suggère que le magnétisme de la terre est expliquée par la différence de température entre l'équateur et les pôles. Le principe de fonctionnement d'un générateur thermo-électrique explique la polarisation magnétique. Des échantillons de poids étudié Seebeck, y compris des semi-conducteurs, et les matériaux sont agencées dans une rangée par la capacité à rejeter aiguille magnétique. Ces données sont utilisées (sous la forme raffinée) et aujourd'hui pour la construction de générateurs thermoélectriques. Le coefficient Seebeck est mesurée en mV / K.

En tant que scientifiques métaux radioactifs, comme Seebeck échantillons traités. Après la Seconde Guerre mondiale, quand il est devenu connu que les Etats-Unis ont une superbe nouvelles armes, il y avait un ordre par tous les moyens d'accélérer le développement des armes nucléaires. Les prisonniers et juste expérimentateurs pratiquement les mains entrent en collision morceaux de roches radioactives pour obtenir une réaction en chaîne. La plupart sont morts bientôt.

Seebeck vivant. Il a pris ses mains de bismuth et d'antimoine, de court-circuit et que Galvani avaient autrefois regardé « électricité animale. » Seebeck presque cru dans leur merveilleux capacités transcendantes, mais femme de ménage lui a fait penser que la raison pour laquelle les échantillons ont été chauffés. Quand enfin la carrière du magicien a laissé les mains du grand savant, il revint enfin à la physique. Il est apparu, si la station d'accueil de métal hermétiquement et lampe chauffante, l'aiguille dévie encore plus loin.

Dans un premier temps, l'explication de l'effet observé et a donné une polarisation magnétique appelé hors du commun. Du point de vue de la science moderne est difficile d'expliquer une telle position, mais si vous regardez à travers les yeux de ses contemporains... en Septembre 1820 Hans Oersted rapporté à la communauté scientifique en France et en Grande-Bretagne sur l'ouverture, la révolution dans les 100 années. Le scientifique ne se pressait pas: remarquant le comportement étrange de boussole marine, longtemps étudié, évalué, puis écrire quelques contemporains progressistes de la pensée... D'autres découvertes sont tombés successivement:

1. La loi d'Ohm.
2. Electroaimant.
3. Elektrokompas.
4. Galvanomètre.
5. Inductance.
6. Moteur.

Une longue liste de toutes les inventions les 15 prochaines années, mais ouvert Seebeck thermoélectricité est surprenant. Il est connu que Ohm utilisé Georg paire de bismuth et l'antimoine, pour la sortie à la partie de circuit de la loi connue. Dans les jours de la charge notion existait Seebeck, le magnétisme, l'électricité, le condensateur de capacité - et tout! concepts inconnus étaient des différences de potentiel, les courants, les champs électromagnétiques et leur intensité. Cela a influencé le nom de l'ouverture du Seebeck.

A la veille de Malus, Fresnel, Jung et Brewster publié des travaux sur la polarisation de la lumière. Ce phénomène a été étudié sur la base de l'Islande cristaux espars, puis introduit l'axe terme (du grec. - pôle axes). Les pôles magnétiques ont montré Globe. Sans surprise, le Seebeck attribué propre installation comme un nom étrange. La bobine est orientée comme une planète à l'aiguille de la boussole Terre.

Au cours de l'année, nous avons réussi à trouver l'explication correcte. Georg ohms en utilisant un thermocouple en tant que source de tension stabilisée pour l'ouverture de la loi dite: définit une différence de température fixe à travers le point d'ébullition de l'eau et de la glace fondante. Il est temps d'ouvrir l'ère de la thermoélectricité.

concept de développement de thermoélectricité

Quand il est devenu clair que la chaleur ne permet pas de convertir directement dans le magnétisme, enfin, a rejeté l'idée de former champ des volcans en éruption et la chaleur de la Terre ébullition de magma à l'intérieur. En comparant les expériences de Oersted et Seebeck, la communauté scientifique a trouvé le bon chemin. Pour thermocouple Georg Ohm comme un générateur thermo-électrique a été utilisé dans l'électrolyse (1831). Mais le terme est resté instable. On croit que les premiers générateurs thermoélectriques sont apparus dans la seconde moitié du XIXe siècle. Considéré comme une installation de laboratoire pour l'étude de divers processus, ont été appelés différemment.

Le magazine des postes et télégraphes plus proche de 1899 a publié un article sur la mise en place d'une batterie pour alimenter 16 ampoules de candelas. Dans le four du thermocouple du four placé, avec une tension et un courant suffisant. La combinaison des éléments d'alimentation en série, la tension a été élevée. Une connexion en parallèle à un courant augmenté. Chaque thermocouple est réalisé par l'utilisation de Seebeck (antimoine - antimoniure de zinc). Ensuite, nous avons appris la batterie Gyulhera (probablement en 1898).

Le terme inventé pour la batterie de Leyden (pots condensateurs) Benjamin Franklin.

Ainsi, dans la série des cercles scientifiques thermocouples connectés surnommés thermopile. On croit que le premier dispositif créé Oe et Fourier en 1823. Ils ont combiné thermocouple Seebeck pour la source d'énergie puissante. La poursuite du développement du concept était de fournir Leopoldo Nobili et Macedonio Melloni: pour une série d'expériences sur l'étude du spectre infrarouge, ils ont créé un multiplicateur thermique. L'idée est venue à la fois après avoir fait des changements progressifs dans la structure Shveyggera (1825).

L'idée du premier galvanomètre l'effet des spires du fil multiplié par leur nombre. De même, il va « puissance thermique » des thermocouples. Le dispositif est destiné à l'ensemble de l'étude du spectre infrarouge due à la mesure de la chaleur produite, mais plus tard, le concept a servi de base pour la création de nouvelles sources d'approvisionnement. Indicateur termoumnozhitelya est devenu une aiguille de boussole.

Chronologie des inventions

Après la première Swallow effet Seebeck a été appliqué et plus. Le brevet pour l'utilisation de générateurs thermoélectriques remplacer pris en 1843 par Moïse classique Poole.

Pergeliometr pour mesurer l'activité solaire

Pergeliometr pour mesurer l'intensité du rayonnement solaire en fonction du degré de chauffage du thermocouple. Claude Pouillet a inventé entre 1837 et 1838 ans dispositif a permis au chercheur de calculer avec une grande précision la constante solaire de 1228 W / m². m. pergeliometr pas à l'origine destiné à être utilisé comme générateur thermo-électrique. Les réalisations individuelles servent de structure de soutien à la poursuite des progrès de l'industrie.

Nous donnons les détails de l'invention, tirée de la recherche du rapport de M. Stone livré 18 Novembre 1875. « Les alliages présentent les propriétés des métaux combinés puissants que chacun des matériaux simples individuellement. Dans la composition d'une partie et deux zinc - échantillon de différence d'antimoine a donné 22,7 potentiels. Les potentiels des composants pris séparément:

• Antimoine - 7 - 10.
• Zinc - 0,2.

La seule exception était un alliage de bismuth et d'étain. Lorsque la composition de son 12 à 1, le potentiel diminue de 35,8 à 13,67. J'ai eu la chance de commencer des études avec une paire d'argent allemand (riche en nickel) et le fer. La FEM observée n'a pas été grande. Ensuite, j'essayé Marcus alliage constitué de 12 parties d'antimoine, de zinc et de 5 1 bismuth. Le résultat était fragile et avec une structure cristalline prononcée.

Pour lisser ces lacunes, l'arsenic ajouté. En conséquence, découvert qu'un alliage d'antimoine, l'arsenic, le zinc et l'étain avec un petit mélange présente beaucoup une plus grande plasticité dans les propriétés thermo-électriques similaires, qui sont observés dans l'alliage Marcus. La deuxième partie par une paire d'argent de nickel ".

batterie thermique

Thermopile Marcus était égale à un vingtième de la cellule Daniell, ce qui donne 55 mV en courant continu. Négatif « une face » servi comme un alliage de cuivre, de zinc et de nickel dans le rapport 10: 6: 6, semblable en apparence à un argent de nickel; positif - composé de l'antimoine, de zinc et de bismuth dans le rapport 12: 5: 1. Selon le «électricité au service de l'homme», 3e édition 1896, mai 1864 Marcus a remporté par la communauté scientifique de Vienne pour un générateur thermo-électrique. thermocouple cabane structurée au sommet de la bande de métal chauffé uni. La partie inférieure de l'eau de refroidissement. Malheureusement, les alliages dans l'air rapidement oxydé à une grande augmentation de la résistance de contact ohmique.

contribution à Becquerel

On ne sait pas, quand est générateur thermo-électrique né Edmond Becquerel, mais les historiens datent de l'ouverture pour la période 1867-1868 année. Sa structure est formée par le cuivre en sulfure de transition et de l'argent de nickel. Dans l'image: un réservoir proximal par pompage de l'eau froide dans le présent - gaz incandescent. Générateur de tension thermo-électrique avec des bornes de vidéo spirale.

générateur thermoélectrique Klemonda

À propos de générateurs thermoélectriques M. Stone a déclaré: « L'utilisation du fer donne un bel effet qui est compensé une corrosion rapide du produit. »

• Le générateur thermoélectrique (probablement 1874 Volume) Klemonda et Moore constitué de l'antimoniure de zinc et de fer pur en particulier à des fins d'électrolyse. dispositif chauffant a permis une heure pour obtenir environ cuivre onces, consommant 6 pieds cubes de gaz. Il a été utilisé pour le placage des produits métalliques. Générateur thermoélectrique régulateur de gaz modifie l'amplitude du courant électrique résultant. La figure vu des principaux secteurs de l'antimoniure de zinc, lames de feuilles triangulaires - fer.
• En 1789, le générateur thermo-électrique Klemonda semblait beaucoup améliorée. Lorsque la résistance interne de 15,5 ohms a donné la tension 109 V à un courant de 1,75 A, consommant 22 livres par heure de charbon. composés tension de commutation a diminué à 54 V. courant du générateur thermoélectrique est passé à 3,5 A. hauteur de la construction du four de charbon chauffé sous 2,5 mètres de diamètre à l'intérieur d'un mètre ressemblant à des processeurs modernes refroidisseur contenus en dehors de nombreuses ailes de fer. Les gaz passent à l'intérieur de l'antimoniure de zinc Raskalov. Par messages individuels émis thermocouples 20 générateur de tension 1.
• générateur thermoélectrique Noah (probablement en 1874) est plus comme une turbine moderne centrales thermiques sous forme. La partie centrale du brûleur termpopar chauffé et refroidi périphériques par rayonnement et convection. Ce générateur Klemonda de similarité relativement petite avec une résistance interne de 0,2 ohms, calculée sur la tension de 2 V et 128 comprenant des thermocouples. L'efficacité du générateur thermoélectrique est fortement réduite contacts intermédiaires en maillechort de dissipation de chaleur. les générateurs thermoélectriques modernes utilisant le p-n-transition sans intermédiaire entre les matériaux semi-conducteurs.
• Générateur thermoélectrique Portable Hawke (probablement en 1874) est conçu pour 110 mV (un dixième pile Daniell) et inclus 30 thermocouples avec demi-longueur de fil de platine unis 1.2 pouces. bunsen est fortement fin sans rappeler et immergé dans l'eau froide. La conception est invention rappelle fortement Noe et moins Klemonda. La principale différence réside dans la production commerciale de produits pour la gamme de masse des consommateurs. Les générateurs vendus deux et trois, placés sur une base uniforme.
• Le charbon générateur thermo-électrique inventé par Harry Barringer et les droits d'auteur sont garantis par la US434428 de brevet en 1890.

batterie Gyulhera

L'année dernière, de l'inventé au XIXe siècle. Les historiens datent à 1898. 50 thermocouples ont permis tension de 1,5 V à un courant de 3 A et la résistance interne de 0,5 ohms. A cette fin, est passé toutes les heures 5 pieds cubes de gaz. Selon les chercheurs, l'instrument produirait un bon trois fois avec débit identique.

expérience naturelle a montré une durée de vie moyenne de 200 heures, bien qu'un échantillon a passé 500 a finalement trouvé une copie, qui a servi pendant deux ans. En 1903, un magazine a publié des informations sur les essais publics batterie Gyulhera. Pendant le thermocouple du brûleur allumé réchauffé jusqu'à ce que la tension a atteint à 3,5 V. Ensuite, éteignez l'appareil et vu sur les caractéristiques après la fin de l'alimentation en gaz. Si la tension tombe à 1,5 V, le courant est arrêté brusquement. conclusion:

- les contraintes thermiques stables qu'en raison de l'inertie thermique considérable. Les changements de température se produisent lentement, doucement réduit la tension pendant le refroidissement.

Toutefois, un avis similaire plus Poggendorff, conseillé George Omu utiliser thermocouple au lieu de la pile voltaïque. batterie Gyulhera prouvé populaire au début du XXe siècle. Par exemple, l'Université Lihaysky signale qu'un nouveau laboratoire métallurgique en 1905 a acheté trois thermopile Scott et un - Gyulhera.

La conception ressemble à un radiateur de chauffage aujourd'hui pas à jour. Ceux-ci se trouvent dans des bâtiments publics, construits et équipés en URSS. Cet appareil portable: de chaque côté est une poignée en forme de T pour le transport.

générateur portatif

Portable générateur thermo-électrique Sudras ressemble en apparence le filtre à huile du camion. Pour obtenir la chaleur nécessaire pour allumer le brûleur à gaz. Il est resté très peu d'informations sur l'appareil. Dans les éditions de 1898 ont trouvé un produit d'information sur les essais conjoints avec le texte ci-dessus:

« Professeur Kolrauh observée dans 70 ce que la tension du générateur thermoélectrique en fonction du nombre de paires incluses dans la série. Ceci est confirmé par des expériences sur les structures Klemonda, Noe et Sudras, fabriqué et vendu au cours des 20 dernières années. Ils fournissent 2, 4, 6 et 8 volts, ayant, respectivement, 36, 72, 108 et 144 paires de la composition. On voit que la tension exactement proportionnelle au nombre total. Sudras construit exemple, se compose de 720 membres. Comme on pouvait s'y attendre, la tension résultante était de 40 V, la capacité de soutenir la combustion de la lampe à décharge ".

La note a déclaré que l'électricien novice a le droit de prendre la photo soumise à l'échantillon par exemple un produit succès commercial. Générateur thermoélectrique Shudr fabriqué en tailles 6, pour des courants de 01/03 à 02/05 A sous une tension de 3 à 8,5 V, en fonction de la taille et du nombre d'éléments.

XX siècle

Dans XX siècle, la majorité des générateurs thermoélectriques fournis avec le brevet et le gaz combustible est devenu. Une caractéristique de la période considérée, en théorie, tente d'expliquer le phénomène observé. La première calcule l'efficacité des générateurs thermoélectriques Reilly, bien que le résultat était mauvais. En 1909 et 1911, des tentatives ont été faites pour donner une étude théorique des matériaux: Altenkirch a montré que matériaux thermoélectriques doivent avoir un coefficient Seebeck et une faible résistance de contact ohmique pour réduire les pertes de chaleur.

Drôle, mais utilisé aujourd'hui pour créer des dispositifs puissants semi-conducteurs restés à l'écart des intérêts Seebeck se concentrer entièrement sur les métaux purs et alliages. Dans ces matériaux, selon la relation loi-Lorentz Wiedemann-Franz à la conduction thermique de électrique considérée comme constante. Des métaux convenables pour les thermocouples métaux reconnus, où le maximum de coefficient Seebeck.

Des développements significatifs dans le domaine de la synthèse ont eu lieu dans la période de l'année 30 des semi-conducteurs avec les valeurs de coefficient Seebeck supérieur à 100 mV / K. En conséquence, après la Seconde Guerre mondiale (1947) est apparu sur le générateur de scène M. Telkes avec un rendement de 5%. Quelques années loffe a développé la théorie des thermocouples semi-conducteurs. Malheureusement, les intérêts des grandes puissances étaient en désaccord, ne réalisent pas immédiatement que les semi-conducteurs posent un grand potentiel. En 1956 godu Joffe et ses collègues ont montré que les taux trop élevé de conductivité thermique et électrique est diminuée matériaux de fusion avec des composés différents. En raison de la grande valeur militaire, de nombreux développements sont restés sous enveloppe, par exemple, l'étude RCA.

Générateur moderne est conclu entre un sandwich de plaques en céramique lingot p et n semi-conducteurs. Lors de la création d'un dispositif différentiel de température souhaité produit de l'énergie. Céramique est considéré comme digne isolant électrique mais conduit la chaleur, ce qui prouve la structure réussie dit. Le vide sur un côté soleil chauffable et de l'autre - refroidi étoiles brillant générateur thermoélectrique montre fantastique la différence de température entre les surfaces. Ce qui va naturellement augmenter la puissance. Par conséquent, il est une bonne source de nutrition, facile et pratique pour tous les objets spatiaux.

Au début des années 60 de thermoélectricité de l'espace est descendu lentement à la terre. domaines de prédilection de la médecine et a commencé à étudier la surface de la planète (y compris les minéraux). Les principaux avantages de la nouvelle technologie ont commencé à la facilité, la fiabilité, aucune pièce mobile, calme et inconvénients - un coût considérable et une faible efficacité (5% plus tôt). Le calcul approximatif de la faisabilité de l'utilisation de nouveaux matériaux:

1. La présence d'air est supposée refléter l'hydrocarbure.
2. Sur des objets en mouvement, en premier lieu économise de l'espace. Dans ce cas, la densité d'énergie du combustible liquide 50 fois accumulateurs ou batteries au plomb plus élevées.
3. Par conséquent, lorsque devient justifié l'efficacité des semi-conducteurs thermoélectriques que 2% de leur utilisation. Et l'huile brûle lentement, ce qui réduit le poids total de l'objet.

Dans certains cas, le chauffage générateur thermo-électrique parvient à transporter des isotopes radioactifs, l'ouverture de nouveaux horizons. Une telle source a été utilisée sur le Voyager (1977) et a travaillé pendant plus de 17 ans. Avec la hausse des prix du pétrole (crise de 1973), le gouvernement américain a porté son attention sur les nouvelles sources d'énergie: décharge des eaux usées puissantes entreprises ayant un potentiel énorme. Les études avaient des choses intéressantes: la supraconductivité semi-conducteur à des températures relativement élevées (150 - 170 K) pour améliorer les propriétés des thermocouples. Plus tard, les efforts ont porté sur la mise à l'état de la base d'élément de germanium et de silicium.

Ouvrir matériaux thermoélectriques aujourd'hui traditionnellement divisés en trois groupes de température de fonctionnement:

1. Bismuth tellurure et alliages montrent meilleurs indicateurs de qualité à 450 K.
2. Tellurures et alliages de plomb présentent une diminution des performances, mais à des températures de 1000-1300 K.
3. Enfin, les compositions de silicium et de germanium ont une faible efficacité, mais les techniques de fabrication bien établies. Faire fonctionner à des températures de 1000 - 1300 K.

La conception du XX siècle

Termattaiks

Générateur thermoélectrique Termattaiks 1925 est caractérisée par la prononciation complexe pour le nom et sur le panneau avant contient un voltmètre pour vérifier la tension. Rigueur par le fait de: l'appareil est un chargeur de batterie pour batteries plomb-acide de 6,3 V. On entend la possibilité d'utiliser un générateur thermoélectrique directement en tant que moyens pour chauffer les cathodes des tubes électroniques.

Le bouton de panneau avant fournit les gaz de combustion pour influer sur la tension de sortie. Certains auteurs suggèrent d'importantes fluctuations, mais le texte a déjà exprimé le point de vue de la stabilité acceptable des générateurs thermoélectriques. Par conséquent, la possibilité de leur utilisation dans le cadre de l'observation évidente.

le magazine Wireless amateur a suggéré que le générateur thermo-électrique est assez bon pour alimenter la station de radio amateur portable dans les campagnes et expéditions. En l'absence d'électricité, il est obtenu en quantités limitées, la combustion du pétrole, du gaz, du charbon, du bois.

la radio de gaz

Exprimé ci-dessus idée de la puissance de la radio par un combustible déjà mis en œuvre dans les années 30 du générateur thermo-électrique. Une entreprise Le gaz Cardiff Light & Coca-Cola a publié la publicité pertinente. L'inscription « générateur thermo-électrique » pour la première fois vaut la peine. échantillons précédents obstinément appelés dans les batteries, les piles ou la littérature est restée sans titre. Reklamka dit, lorsque l'énergie est épuisée, le flux de gaz permet d'écouter la dernière émission de radio partout dans le monde. Ces temps: la dose de charbon, et les nouvelles sont toujours là.

Ce générateur thermoélectrique est une puissance portable de réception de l'unité et fournit un affichage la tension de cathode de 2 V à un courant de sortie de 0,5 A et un diagramme tension de 120 V à la consommation de courant 10 mA. La note d'information à la notice indique que le thermocouple ne donne pas beaucoup de stress, mais pour obtenir plus de connexions de fil, il reste possible d'obtenir un résultat satisfaisant.

Les matériaux les plus efficaces pour le générateur thermo-électrique sont considérés, selon le fabricant, une combinaison de nickel-nichrome. coefficient Seebeck pour eux est de 40 mV / K, avec une température de fonctionnement allant jusqu'à 1000 K. Le réchauffement du récepteur, la tension a atteint 40 mV. Si thermocouples 50 reliés en série, forme 2, ce qui est suffisant pour chauffer les cathodes des tubes électroniques. 120 à 3000 obtient l'inclusion des thermocouples dans une seule chaîne.

lumière Ilitch

Présenté à la lampe à pétrole d'image entourée d'une ombre du générateur thermoélectrique est élaboré sous la direction de Joffe. Ce produit est l'après-Staline, daté 1959, vous permet d'écouter simultanément la radio et d'enregistrer des résumés confidentiels. Un véritable ami du travailleur sous terre. générateur thermoélectrique produit amplitude de tension pour chauffer le filament de 1,5 V à un courant de 125 mA, l'ensemble du dispositif 90 alimente la tension à un courant de 12 mA.

XXI siècle

Bonnes nouvelles! En 2005, Jason Hopkins a prouvé que l'efficacité du générateur thermo-électrique est en mesure de se rapprocher de l'idéal. Nous attendons de nouveaux produits dans ce domaine.