Generatore termoelettrico

Termoelettrica generatore - è un dispositivo che riceve l'energia elettrica dal calore. Una fonte eccellente di energia, purtroppo, è caratterizzata da bassa efficienza. Inoltre, la corrente continua è trasformatori convertiti.

La storia della scoperta

Seebeck scoperto nel 1822 dell'esercizio (come altri dati - 1820-1821), quando riscaldato giunzione di materiali diversi in un circuito chiuso corrente scorre. efficienza di conversione del 3%. Nonostante una figura così misera, il risultato del primo generatore termoelettrico gareggiato con motori a vapore del tempo. Esperimenti con le piastre di antimonio e bismuto, misurazione Seebeck condotto galvanometro Shveyggera (induttore e freccia magnetica). Pertanto, gli esperimenti non è stato avviato prima del 16 settembre 1820. L'insignificanza apparente e gli eventi inspiegabili hanno costretto lo scienziato ad aspettare. Lentamente, esaminando la propria scoperta Seebeck fatto una relazione su di esso solo nel 1823.

Con logica ricercatore ragionamento suggerito che il magnetismo della terra si spiega con la differenza di temperatura tra l'equatore ei poli. Il principio di funzionamento di un generatore termoelettrico spiegato polarizzazione magnetica. Seebeck esaminato campioni di peso, inclusi semiconduttori, ed i materiali sono disposte in fila dalla capacità di respingere l'ago magnetico. Questi dati vengono utilizzati (in forma raffinata) e oggi per la costruzione di generatori termoelettrici. Il coefficiente Seebeck è misurata in mV / K.

Come scienziati metalli radioattivi, come Seebeck campioni trattati. Dopo la seconda guerra mondiale, quando si è saputo che gli Stati Uniti hanno una splendida nuove armi, ci fu un ordine con tutti i mezzi per accelerare lo sviluppo di armi nucleari. Prigionieri e solo sperimentatori praticamente mani in collisione pezzi di rocce radioattive per ottenere una reazione a catena. La maggior parte presto morto.

Seebeck vivo. Prese le mani di bismuto e antimonio, corto circuito e come Galvani una volta avevano guardato "elettricità animale". Seebeck quasi creduto nelle proprie capacità meravigliosi trascendenti, ma governante faceva pensare che sono stati riscaldati il ​​motivo dei campioni. Quando la carriera del mago finalmente lasciato le mani del grande scienziato, è tornato finalmente alla fisica. Si è scoperto, se il dock metallo ermeticamente e lampada di calore, l'ago devia ulteriormente.

Inizialmente, spiegazione dell'effetto osservato e ha dato un insolito chiamato polarizzazione magnetica. Dal punto di vista della scienza moderna è difficile da spiegare una tale posizione, ma se si guarda attraverso gli occhi dei suoi contemporanei... a settembre 1820 Hans Oersted ha riferito alla comunità scientifica in Francia e Gran Bretagna per l'apertura, La rivoluzione nel prossimo 100 anni. Lo scienziato non ha fretta: notando strano comportamento della bussola marina, lungo studiato, valutato, e quindi scrivere alcuni contemporanei pensiero progressive... Ulteriori scoperte sceso successione:

1. legge di Ohm.
2. Elettromagnete.
3. Elektrokompas.
4. Galvanometro.
5. Induttanza.
6. Motore.

Un lungo elenco di tutte le invenzioni dei prossimi 15 anni, ma aperto termoelettrica Seebeck è stato sorprendente. E 'noto che Ohm utilizzato Georg coppia di bismuto e antimonio, per l'uscita al noto porzione circuitale legge. Nei giorni della Seebeck esistito carica nozione, il magnetismo, l'elettricità, il condensatore di capacità - e tutti! concetti sconosciuti erano differenze di potenziale, correnti, campi elettromagnetici e la loro intensità. Questo ha influenzato il nome dell'apertura della Seebeck.

Alla vigilia della Malus, Fresnel, Jung e Brewster pubblicati lavori per la polarizzazione della luce. Questo fenomeno è stato studiato sulla base dei cristalli Islanda Spar, quindi introdotto l'asse termine (dal greco. - poli-asse). I poli magnetici hanno mostrato Globe. Non sorprende che la Seebeck attribuito propria installazione come un nome strano. La bobina è orientato come un pianeta bussola ago Terra.

Durante l'anno, siamo riusciti a trovare la spiegazione corretta. ohm Georg usando una termocoppia come sorgente di tensione stabilizzata per aprire la nota legge: imposta una differenza di temperatura fissa attraverso il punto di ebollizione dell'acqua, e ghiaccio fondente. E 'tempo di aprire l'era della termoelettrica.

concetto di sviluppo termoelettrica

Quando fu chiaro che il calore non è in grado di direttamente convertita in magnetismo, infine, respinto l'idea di formare campo del calore Terra eruzioni vulcaniche e magma bollente all'interno. Confrontando le esperienze di Oersted e Seebeck, la comunità scientifica ha trovato la strada giusta. Per Georg Ohm termocoppia come un generatore termoelettrico è stato utilizzato nel elettrolisi (1831). Ma il termine è rimasto instabile. Si ritiene che i primi generatori termoelettrici sono apparsi nella seconda metà del XIX secolo. Considerato un setup di laboratorio per lo studio vari processi, sono stati chiamati in modo diverso.

La rivista postali e telegrafici più vicino al 1899 ha pubblicato un articolo sulla creazione di una batteria per fornire energia 16 candele di lampadine. Nel forno la termocoppia del forno collocato, con tensione e corrente sufficiente. Combinando elementi di fornitura in serie, la tensione è stata sollevata. Un collegamento in parallelo ad aumentato corrente. Ogni termocoppia è costruito utilizzando Seebeck (antimonio - zinco antimonide). Poi abbiamo imparato batteria Gyulhera (presumibilmente nel 1898).

Il termine coniato per la batteria di bottiglie di Leyda (condensatori) Benjamin Franklin.

Così negli ambienti scientifici collegati in serie termocoppie doppiati termopila. Si ritiene che il primo dispositivo creato Oe e Fourier nel 1823. Hanno combinato Seebeck termocoppia per fonte di energia potente. Ulteriore sviluppo del concetto è stato quello di fornire Leopoldo Nobili e Macedonio Melloni: per una serie di esperimenti sullo studio dello spettro infrarosso, hanno creato un moltiplicatore termico. L'idea è nata sia dopo aver apportato modifiche progressive nella struttura Shveyggera (1825).

L'idea del primo galvanometro l'effetto di spire del filo moltiplicato per il loro numero. Allo stesso modo si sta andando "potere di calore" delle termocoppie. Il dispositivo è destinato per l'intero studio dello spettro infrarosso dovuto alla misurazione del calore prodotto, ma in seguito il concetto era la base per la creazione di nuove fonti di approvvigionamento. Indicatore termoumnozhitelya diventato un ago di una bussola.

Timeline di invenzioni

Dopo la prima rondine effetto Seebeck è stato applicato e ulteriormente. Il brevetto per l'utilizzo di generatori termoelettrici sostituire convenzionale scattata nel 1843 da Moses Poole.

Pergeliometr per misurare l'attività solare

Pergeliometr per misurare l'intensità della radiazione solare, secondo il grado di riscaldamento della termocoppia. Claude Pouillet inventato tra 1837 e 1838 anni dispositivo è attivata scienziato di calcolare con estrema precisione la costante solare 1228 W / sq. m. non pergeliometr originariamente destinato ad essere utilizzato come generatore termoelettrico. successi individuali servono come una struttura di sostegno per l'ulteriore progresso del settore.

Diamo dettagli dell'invenzione, preso dalla ricerca della relazione del dottor Stone consegnato 18 novembre 1875. "Le leghe presentano le proprietà dei metalli combinata potente di ciascuno dei materiali semplici individualmente. Nella composizione di una parte, e due zinco - campione differenza antimonio ha dato 22,7 potenziali. Le potenzialità dei componenti presi separatamente:

• Antimonio - 7 - 10.
• Zinco - 0,2.

L'unica eccezione è una lega di bismuto e stagno. Quando la composizione della sua 12 a 1, il potenziale diminuisce da 35.8 a 13.67. Ho avuto la fortuna di iniziare gli studi con un paio d'argento tedesco (ricchi di nichel) e ferro. L'osservata EMF non era eccezionale. Poi ho provato lega Marcus costituito da 12 parti di antimonio, zinco e 5 1 bismuto. Il risultato è stato fragile e con una struttura cristallina pronunciato.

Per appianare queste carenze, l'arsenico aggiunto. Come risultato, scoperto che una lega di antimonio, arsenico, zinco e stagno con una piccola aggiunta espone molto maggiore plasticità in analoghe proprietà termoelettriche, che si osservano nella lega Marcus. La seconda parte da una coppia di alpacca ".

batteria termica

Termopila Marcus era pari a un ventesimo della cella Daniell, dando 55 mV DC. Negativo "un fronte a" servito da una lega di rame, zinco e nichel nel rapporto 10: 6: 6, di aspetto simile ad un alpacca; positivo - composto di antimonio, zinco e bismuto nel rapporto 12: 5: 1. Secondo il «energia elettrica a servizio dell'uomo», 3a edizione 1896, maggio 1864 Marcus vinto dalla comunità scientifica Vienna per un generatore termoelettrico. Strutturato capanna termocoppia nella parte superiore del nastro metallico riscaldato uniti. La parte inferiore dell'acqua di raffreddamento. Purtroppo, le leghe nell'aria rapidamente ossidati ad un grande aumento della resistenza contatto ohmico.

contributo alla Becquerel

Non si sa, quando è nato generatore termoelettrico Edmond Becquerel, ma gli storici datano l'apertura per il periodo 1867-1868 anno. La sua struttura è formata da rame transizione solforato e alpacca. Nell'immagine: un serbatoio prossimale pompata acqua fredda nel lontano - gas incandescente. Tensione generatore termoelettrico girato con terminali a spirale.

generatore termoelettrico Klemonda

A proposito di generatori termoelettrici dottor Stone ha dichiarato: "L'uso del ferro dà un piacevole effetto che viene compensata rapida ruggine del prodotto."

• Il generatore termoelettrico (presumibilmente 1874 rilascio) Klemonda e Moore costruito antimonide zinco e ferro puro specialmente per scopi di elettrolisi. dispositivo riscaldata permesso un'ora per ottenere su rame oncia, consumando 6 piedi cubi di gas. E 'stato utilizzato per la placcatura prodotti metallici. regolatore del gas generatore termoelettrico cambia l'intensità della corrente elettrica risultante. La figura come visto dalla cima settori antimonide zinco, lame foglia triangolari - ferro.
• Nel 1789, generatore termoelettrico Klemonda apparso molto migliorato. Quando la resistenza interna di 15,5 ohm dato tensione 109 V con una corrente di 1,75 A, consumando 22 libbre all'ora di carbone. tensione di commutazione composti diminuito a 54 V. corrente del generatore termoelettrico è aumentato a 3,5 A. Riscaldata altezza e forni carbone meno di 2,5 metri di diametro entro un metro assomiglia più freddi moderni processori contenute fuori numerose ali di ferro. Gas passano all'interno Raskalov antimonide zinco. Da singoli messaggi emessi termocoppie 20 generatore 1 di tensione.
• generatore termoelettrico Noah (probabilmente nel 1874) è più simile a una turbina moderna centrali termoelettriche in forma. La parte centrale del bruciatore termpopar riscaldato e raffreddato periferiche per irraggiamento e convezione. Questo relativamente piccolo generatore Klemonda similitudine con resistenza interna di 0,2 ohm, calcolata sulla tensione di 2 V e 128 costituito da termocoppie. L'efficienza del generatore termoelettrico è notevolmente ridotto alpacca contatti intermedi dissipazione del calore. generatori termoelettrici moderni utilizzando p-n-transizione senza intermedio tra materiali semiconduttori.
• generatore termoelettrico portatile Hawke (probabilmente nel 1874) è stato progettato per 110 mV (un decimo cella Daniell) e incluse 30 termocoppie con lunghezza metà unito filo di platino 1.2 pollici. becco Bunsen è fortemente fine ricorda e fredda immerso in acqua. Il disegno è invenzione fortemente ricorda Noe e meno Klemonda. La differenza fondamentale sta nella produzione commerciale di prodotti per la gamma delle masse di consumatori. Generatori venduto due e tre, posto su una base uniforme.
• Carbone generatore termoelettrico inventato da Harry Barringer e diritti d'autore sono garantiti dal US434428 di brevetto nel 1890.

batteria Gyulhera

L'anno scorso della inventato nel XIX secolo. Gli storici datano al 1898. 50 termocoppie permesso tensione di 1,5 V con una corrente di 3 A e la resistenza interna di 0,5 ohm. Per questi scopi viene speso ogni ora 5 piedi cubi di gas. Secondo i ricercatori, lo strumento produrrebbe ben tre volte con portata identici.

esperimento naturale ha mostrato una durata media di 200 ore, anche se un campione ha speso 500 finalmente trovato una copia, che ha servito per due anni. Nel 1903, una rivista ha pubblicato informazioni sui processi pubblici batteria Gyulhera. Durante la termocoppia bruciatore acceso scaldato fino a quando la tensione ha raggiunto a 3,5 V. Quindi spegnere il dispositivo e visualizzate sulle caratteristiche dopo la cessazione del gas. Se la tensione scende a 1,5 V, la corrente interrotto bruscamente. conclusione:

- sollecitazioni termiche stabili che a causa della notevole inerzia termica. mutamenti di temperatura lentamente, dolcemente abbassata la tensione durante il raffreddamento.

Tuttavia, un avviso analogo altro Poggendorff, consigliato George Omu utilizzare termocoppia invece della pila voltaica. batteria Gyulhera dimostrato popolare nei primi anni del XX secolo. Ad esempio, Lihaysky Università segnala che un nuovo laboratorio metallurgico nel 1905 comprato tre termopila Scott e uno - Gyulhera.

Il design assomiglia ad un radiatore di riscaldamento obsoleto oggi. Questi si trovano in edifici pubblici, costruita ed equipaggiata in URSS. Questo dispositivo portatile: su ciascun lato è una maniglia a forma di T per il trasporto.

generatore portatile

generatore termoelettrico portatile Sudras assomiglia nell'aspetto del filtro dell'olio del camion. Per ottenere il calore necessario per accendere il bruciatore a gas. È rimasto molto poco informazioni sul dispositivo. Nelle edizioni del 1898 trovato una joint prodotti informativi di prova con il testo di cui sopra:

"Professor Kolrauh osservata nel 70 che la tensione del generatore termoelettrico dipende dal numero di coppie incluso in serie. Ciò è confermato da esperimenti su strutture Klemonda, Noe e Sudra, prodotto e venduto nel corso degli ultimi 20 anni. Essi forniscono 2, 4, 6 e 8 volt, presentando, rispettivamente, 36, 72, 108 e 144 paia composizione. Si è visto che la tensione esattamente proporzionale al numero totale. Sudras costruito esempio, è costituito da 720 membri. Come ci si potrebbe aspettare, la tensione risultante era di 40 V, la capacità di supportare la combustione della lampada a scarica ".

La nota ha dichiarato che l'elettricista novizio ha il diritto di prendere la foto presentata al campione, ad esempio un prodotto di successo commerciale. generatore termoelettrico Shudr fabbricato nelle dimensioni 6, per correnti 1,3 - 2,5 A con una tensione da 3 - 8,5 V, a seconda delle dimensioni e del numero di elementi.

XX secolo

Nel XX secolo la maggioranza dei generatori termoelettrici forniti con il brevetto, e il gas combustibile è diventato. Una caratteristica del periodo considerato, in teoria, tenta di spiegare il fenomeno osservato. La prima calcolato l'efficienza dei generatori termoelettrici Reilly, anche se il risultato è stato sbagliato. Nel 1909 e nel 1911 i tentativi sono stati fatti per dare uno studio teorico di materiali: Altenkirch ha mostrato che materiali termoelettrici dovrebbero avere un grande coefficiente Seebeck e bassa resistenza contatto ohmico per ridurre le perdite di calore.

Divertente, ma oggi utilizzato per creare potenti dispositivi semiconduttori rimasti fuori interessi Seebeck interamente concentrarsi su metalli puri e leghe. In questi materiali, secondo la relazione Wiedemann-Franz legge-Lorentz alla conduzione di calore di elettrica considerata costante. Metalli adatti per metalli termocoppie riconosciuti, dove il massimo coefficiente Seebeck.

sviluppi significativi nel campo della sintesi intervenute nel periodo del 30 ° anno di semiconduttori con i valori del coefficiente Seebeck superiore a 100 mV / K. Di conseguenza, dopo la seconda guerra mondiale (1947) apparso sulla scena generatore M. Telkes con un'efficienza del 5%. Un paio di anni loffe ha sviluppato la teoria di termocoppie semiconduttori. Purtroppo, gli interessi delle grandi potenze non sono d'accordo, non si rese conto subito che i semiconduttori rappresentano un grande potenziale. Nel 1956 godu Joffe e colleghi hanno dimostrato che troppo grande rapporto di conducibilità termica ed elettrica diminuisce materiali fusori con diversi composti. A causa del grande valore militare, molti sviluppi sono rimasti sotto gli involucri, per esempio, lo studio RCA.

generatore moderna è concluso tra un sandwich di lastre ceramiche lingotto p ed n semiconduttori. Quando si crea un dispositivo differenziale di temperatura desiderata produce energia. Ceramiche è considerato isolante elettrico degno ma conduce calore, dimostrando successo detta struttura. Il vuoto su un lato del sole riscaldabile e dall'altro - raffreddato stelle lucide generatore termoelettrico fantastici spettacoli La differenza di temperatura tra le superfici. Che naturalmente aumenterà la potenza di uscita. Pertanto, è una buona fonte di nutrizione, facile e conveniente per tutti gli oggetti spaziali.

Nei primi anni '60 da spazio esterno termoelettrica lentamente sceso sulla terra. campi della medicina preferito e cominciò a studiare la superficie del pianeta (inclusi i minerali). I principali vantaggi della nuova tecnologia ha cominciato a facilitare, l'affidabilità, senza parti, tranquilla e svantaggi in movimento - un costo considerevole e bassa efficienza (in precedenza 5%). Il calcolo approssimativo della possibilità di utilizzare nuovi materiali:

1. La presenza di aria si presume riflettere l'idrocarburo.
2. Su oggetti in movimento, in primo luogo consente di risparmiare spazio. In questo caso, la densità di energia del combustibile liquido accumulatori al piombo 50 volte superiore o batterie.
3. Di conseguenza, quando l'efficienza dei semiconduttori termoelettrici di 2% del loro impiego diventa giustificato. E l'olio viene bruciato lentamente, riducendo il peso totale dell'oggetto.

In alcuni casi, il riscaldamento generatore termoelettrico riesce a portare isotopi radioattivi, aprendo nuovi orizzonti. Tale fonte è stato utilizzato su Voyager (1977) e ha lavorato per oltre 17 anni. Con l'aumento dei prezzi del petrolio (crisi del 1973), il governo degli Stati Uniti ha rivolto la sua attenzione alle nuove fonti di energia: scarico delle acque reflue potenti imprese di avere un enorme potenziale. Gli studi riguardavano cose interessanti: semiconduttore superconduttività a temperature relativamente elevate (150 - 170 K) per migliorare le proprietà delle termocoppie. sforzi successivi concentrato sul portare alla condizione della base dell'elemento di germanio e silicio.

Aperto oggi materiali termoelettrici convenzionalmente divisi in tre gruppi di temperatura di funzionamento:

1. Bismuto tellururo e leghe mostrano indicatori migliori qualità a 450 K.
2. Tellururi e leghe di piombo presentano prestazioni ridotte, ma a temperature di 1000-1300 K.
3. Infine, composizioni silicio e germanio hanno bassa efficienza, ma a tecniche di produzione consolidate. Operare a temperature di 1000 - 1300 K.

Design del XX secolo

Termattaiks

generatore termoelettrico Termattaiks 1925 è caratterizzata dalla pronuncia complessa per il nome e sul pannello frontale contiene un voltmetro controlla la tensione. Severità dal fatto di: il dispositivo è un caricabatteria per batterie al piombo-acido di 6,3 V. Si intende la possibilità di utilizzare un generatore termoelettrico direttamente come mezzo di riscaldamento dei catodi dei tubi elettronici.

La manopola frontale è la fornitura gas di combustione per influenzare la tensione di uscita. Alcuni autori suggeriscono grandi fluttuazioni, ma il testo ha già espresso il parere di stabilità accettabile di generatori termoelettrici. Di conseguenza, la possibilità del loro impiego nell'ambito dell'osservazione resa ovvia.

rivista Amateur Wireless ha suggerito che il generatore termoelettrico è abbastanza buono per alimentare la stazione radioamatoriale portatile nelle campagne e spedizioni. In assenza di energia elettrica, è ottenuto in quantità limitate, olio combustibile, gas, carbone, legno.

Radio gas

Sopra espresso idea di potenza a radio da qualsiasi combustibile attuato già negli anni '30 del generatore termoelettrico. Una società Il Cardiff Gas Light & Coke rilasciato relativa pubblicità. La scritta "generatore termoelettrico" per la prima volta vale la pena. campioni Indietro ostinatamente definito nella letteratura batterie, batterie o rimaste senza un titolo. Reklamka dice, quando l'energia si esaurisce, il flusso di gas permette di ascoltare l'ultima trasmissione radio in tutto il mondo. Tali orari: Dose di carbone, e la notizia è sempre lì.

Questo generatore termoelettrico è un potere ricevitore unità portatile e fornisce una visualizzazione tensione catodica di 2 V con una corrente di uscita di 0,5 A e un diagramma tensione 120 V in corrente assorbita 10 mA. La nota informativa per il volantino afferma che la termocoppia non dà un sacco di stress, ma per ottenere più collegamenti dei cavi, rimane possibile per ottenere un risultato soddisfacente.

I materiali di maggior successo per il generatore termoelettrico sono considerati, secondo il produttore, una combinazione di nichel-nichelcromo. coefficiente Seebeck per loro è di 40 mV / K, con una temperatura di esercizio fino a 1000 K. Riscaldando il ricevitore, la tensione ha raggiunto 40 mV. Se termocoppie 50 collegati in serie, forma 2, che è sufficiente per il riscaldamento dei catodi dei tubi elettronici. 120 Nel 3000 ottiene l'inserimento di termocoppie in una singola catena.

luce Il'ič

Presentato alla lampada a cherosene immagine circondata da una tonalità del generatore termoelettrico è sviluppato sotto la direzione di Ioffe. Questo prodotto è era post-Stalin, datato 1959 anni, permette di ascoltare contemporaneamente la radio e registrare sommari riservati. Un vero amico del lavoratore sotterraneo. generatore termoelettrico produce ampiezza di tensione per riscaldare il filamento di 1,5 V con una corrente di 125 mA, l'intero dispositivo 90 alimenta la tensione a una corrente di 12 mA.

XXI secolo

Buone notizie! Nel 2005, Jason Hopkins ha dimostrato che l'efficienza del generatore termoelettrico è in grado di avvicinarsi all'ideale. Siamo in attesa di nuovi prodotti in questo settore.