Termoelektrisk generator

Termoelektrisk generator - er en enhet som mottar elektrisk energi fra varmen. En utmerket kilde for energi, dessverre er kjennetegnet ved lav virkningsgrad. I tillegg er den likestrøm konverterte transformatorer.

History of oppdagelse

Seebeck oppdaget i 1822 år (som andre data - 1820 til 1821), når det blir oppvarmet krysset av forskjellige materialer i en lukket krets strøm flyter. virkningsgrad på omdannelsen på 3%. Til tross for en slik elendig figuren er resultatet av den første termoelektrisk generator konkurrerte med dampmaskiner av tiden. Eksperimentering med plater av antimon og vismut, Seebeck måling utført galvanometer Shveyggera (spole og magnetisk pil). Derfor gjorde forsøkene ikke starte før den 16 september 1820. Den tilsynelatende ubetydelighet og uforklarlige hendelser har tvunget forsker for å vente. Sakte, undersøke sin egen oppdagelse Seebeck laget en rapport om det bare i 1823.

Ved logisk resonnement forsker foreslo at jordens magnetisme forklares med forskjellen i temperatur mellom ekvator og polene. Driftsprinsippet som gir en termoelektrisk generator forklart magnetisk polarisering. Seebeck undersøkt vektprøver, inklusive halvledere, og materialer som er oppstilt i en rad ved evnen til å avvise magnetisk nål. Denne informasjonen blir brukt (i raffinert form) og i dag for bygging av termoelektriske generatorer. Den Seebeck-koeffisienten måles i mV / K.

Som forskere radioaktive metaller, som Seebeck-behandlede prøver. Etter andre verdenskrig, da det ble kjent at USA har en imponerende nye våpen, det var en ordre for all del å akselerere utviklingen av atomvåpen. Fanger og bare forskere praktisk talt hendene kolliderer biter av radioaktive steiner for å oppnå en kjedereaksjon. De fleste snart døde.

Seebeck live. Han tok hendene vismut og antimon, kortslutning og som Galvani gang hadde sett "dyr strøm." Seebeck nesten trodde på sine egne fantastiske transcendent evner, men husholderske gjorde ham tror at grunnen til at prøvene ble varmet opp. Når magikerens karriere slutt forlot hendene på den store vitenskapsmann, kom han endelig til fysikk. Det viste seg, hvis metallet dokken tett og varmelampe, avviker nålen ytterligere.

I utgangspunktet forklaring på den observerte effekten og ga en uvanlig kalt magnetisk polarisering. Fra synspunkt av moderne vitenskap er vanskelig å forklare en slik posisjon, men hvis du ser gjennom øynene til hans samtidige... i september 1820 Hans Oersted rapportert til det vitenskapelige miljøet i Frankrike og Storbritannia på åpningen, Revolusjonen i neste 100 år. Forskeren ikke hastverk: merke merkelig oppførsel av marine kompass, lenge studert, vurdert, og deretter skrive noen progressive tanke samtidige... Nye funn falt rekkefølge:

1. Ohms lov.
2. Elektromagnet.
3. Elektrokompas.
4. Galvano.
5. Induktans.
6. Motor.

En lang liste over alle oppfinnelser de neste 15 årene, men åpen Seebeck thermoelectricity var overraskende. Det er kjent at Ohm anvendes Georg par av vismut og antimon, for sending til den kjente lov kretsdelen. I dagene av Seebeck fantes forestillingen kostnad, magnetisme, elektrisitet, kapasitet kondensator - og alt! Ukjente begreper var potensielle forskjeller, strømninger, elektromagnetiske felt og deres intensitet. Dette har påvirket navnet på åpningen av Seebeck.

På slutten av Malus, Fresnel, Jung og Brewster publiserte arbeider på polarisering av lys. Dette fenomenet ble undersøkt på bakgrunn av Island Spar krystaller, deretter introduserte begrepet aksen (fra gresk. - pol-aksen). De magnetiske polene viste Globe. Ikke overraskende Seebeck tilskrives egen installasjon som en merkelig navn. Spolen er orientert som en kompassnål Jorden.

I løpet av året, klarte vi å finne den riktige forklaringen. Georg ohm ved hjelp av et termoelement som en stabilisert spenningskilde for å åpne den kjente lov: setter en fast temperaturforskjell over kokepunktet for vann, og smeltende is. Det er på tide å åpne æra av thermoelectricity.

Thermoelectricity utbyggingsløsning

Da det ble klart at varmen ikke er i stand til direkte konvertert til magnetisme, endelig, avviste ideen om å danne felt av jordens varme vulkanutbrudd og magma koke inne. Sammenligning erfaringer fra Ørsted og Seebeck, har det vitenskapelige samfunnet funnet den rette vei. For Georg Ohm termoelement som en termoelektrisk generator ble benyttet i elektrolysen (1831). Men begrepet forble ustabil. Det antas at de første termoelektriske generatorer dukket opp i den andre halvdel av det nittende århundre. Regnes et laboratorium oppsett for å studere ulike prosesser, ble kalt annerledes.

Post- og telegraf magasin nærmere 1899 publisert en artikkel om opprettelse av et batteri for å levere strøm 16 candela lyspærer. Ved en ovn i ovnen termoelement plassert, med tilstrekkelig spenning og strøm. Ved å kombinere tilførselselementer i serie, ble spenningen hevet. En parallellkobling ved øket strøm. Hvert termoelement er konstruert ved bruk av Seebeck (antimon - sink antimonide). Da har vi lært Gyulhera batteri (antagelig i 1898).

Den begrep skapt for batteriet leidnerflaske (kondensatorer) Benjamin Franklin.

Så i vitenskapelige kretser seriekoblede termo kalt termo. Det antas at den første enheten er laget i Oe og Fourier i 1823. De kombinerte Seebeck termo for kraftig strømkilde. Videreutvikling av konseptet var å levere Leopoldo Nobili og Macedonio Melloni: for en rekke eksperimenter på studiet av det infrarøde spekteret, de opprettet en termisk multiplikator. Ideen kom begge etter at progressive endringer i strukturen Shveyggera (1825).

Ideen om den første galvano effekten av svinger av ledningen multiplisert med sine tall. Tilsvarende går det "varme power" av termo. Anordningen er beregnet for hele studiet av det infrarøde spektrum på grunn av måling av den produserte varmen, men senere konseptet var grunnlaget for dannelsen av nye kilder. Indikator termoumnozhitelya ble en kompassnål.

Tidslinje av oppfinnelser

Etter at den første svelge Seebeck-effekten har blitt påført og ytterligere. Patent for bruk av termoelektriske generatorer erstatte konvensjonelle tatt i 1843 av Moses Poole.

Pergeliometr å måle solens aktivitet

Pergeliometr for måling av solens strålingsintensitet i henhold til graden av oppvarming av termoelementet. Claude Pouillet oppfunnet mellom 1837 og 1838 årene innretning aktivert forskeren til å regne med stor nøyaktighet den solkonstanten av 1.228 W / sq. m. pergeliometr ikke opprinnelig var ment å bli brukt som den termoelektriske generator. Individuelle prestasjoner tjene som en støttestruktur for den videre utviklingen av næringen.

Vi gir detaljer av oppfinnelsen, tatt fra forskning av Dr. Stone rapport levert 18 november 1875. "Legeringene oppviser egenskapene til metaller kombinert kraftigere enn hvert av de enkle materialer hver for seg. I sammensetningen av en del og to zink - antimon forskjell prøven ga 22,7 potensialer. Potensialene av komponentene tas hver for seg:

• Antimon - 7-10.
• Sink - 0,2.

Det eneste unntaket var en legering av vismut og tinn. Når sammensetningen av hans 12: 1, reduseres den potensielle 35,8 til 13,67. Jeg var heldig nok til å begynne studier med et par av tysk sølv (nikkel-rik) og jern. Den observerte EMF var ikke stor. Så prøvde Marcus legering som består av 12 deler antimon, sink og vismut 5 1. Resultatet var skjøre og med et utpreget krystallinsk struktur.

For å jevne ut disse svakhetene, lagt arsen. Som et resultat av dette oppdaget at en legering av antimon, arsen, sink og tinn med en liten tilblanding fremviser mye større plastisitet i tilsvarende termoelektriske egenskaper som er observert i legeringen Marcus. Den andre delen av et par av nysølv. "

termisk batteri

Termosøyle Marcus var lik en tyvendedel av daniellcellen, noe som gir 55 mV DC. Negative "en vender" tjente som en legering av kobber, sink og nikkel i forholdet 10: 6: 6, ligner på en nikkel sølv; positiv - forbindelse av antimon, sink og vismut i forholdet 12: 5: 1. Ifølge «Elektrisitet i menneskets tjeneste», tredje utgave 1896, mai 1864 Marcus vunnet av Wien vitenskapelige samfunn for en termoelektrisk generator. Strukturert hut termoelement på toppen av den oppvarmede metallbånd forenes. Den nedre del av kjølevannet. Dessverre er legeringene i luft hurtig oksyderes til en stor økning i ohmsk kontaktmotstanden.

bidrag til Becquerel

Det er ikke kjent, da ble født termoelektrisk generator Edmond Becquerel, men historikere daterer åpningen for perioden 1867-1868 år. Dens struktur er dannet ved overgangen sulfid av kobber og nikkel sølv. I bildet: en proksimal reservoar pumpes kaldt vann i langt - gløde gass. Spenning termoelektrisk generator filmet med spiral terminaler.

termoelektrisk generator Klemonda

Om termoelektriske generatorer Dr. Stone uttalte: "Bruken av jern gir en fin effekt som er forskjøvet rask rusting av produktet."

• Den termoelektriske generator (antagelig 1874 utgave) Klemonda og Moore konstruert av sink antimonide og rent jern, spesielt for elektrolyseformål. Oppvarmet enheten gis en time for å oppnå omtrent ounce kopper, forbruker 6 kubikkfot gass. Det ble brukt ved plettering med metalliske produkter. Gassregulatoren termoelektrisk generator forandrer størrelsen av den resulterende elektrisk strøm. Figuren sett fra toppen sektorer av sink antimonide, trekantede blader - jern.
• I 1789 dukket termoelektrisk generator Klemonda mye bedre. Når den indre motstand på 15,5 ohm ga spenning 109 V ved en strøm på 1,75 A, forbruker 22 pounds per time av kull. Forbindelsene koblingsspenning ble redusert til 54 V. termoelektrisk generatorstrømmen øket til 3,5 A. Oppvarmet kull ovn byggehøyde under 2,5 meter i diameter i løpet av en måler som ligner kjøligere moderne prosessorer som finnes utenfor tallrike jern vinger. Gassene passere inne Raskalov sink antimonide. Av individuelle meldinger utstedt termoelementer 20 generatoren 1 spenning.
• Termoelektrisk generator Noah (sannsynligvis i 1874) er mer som en moderne turbin termiske kraftverk i form. Den sentrale delen av brenneren termpopar oppvarmet og avkjølt periferi gjennom stråling og konveksjon. Denne relativt lille likheten Klemonda generator med indre motstand av 0,2 ohm, beregnet på spenning på 2 V og 128 som består av termoelementer. Effektiviteten av den termoelektriske generatoren blir sterkt redusert nysølv mellomliggende kontakter dissipating varme. Moderne termoelektriske generatorer ved hjelp av p-n-overgang, uten mellomliggende mellom halvledermaterialer.
• Portable termoelektrisk generator Hawke (sannsynligvis i 1874) er utformet for 110 mV (en tiendedel Daniellcellen) og inkluderte 30 termoelementer med halvdeler forent platinatrådlengde 1.2 inches. Bunsen-brenner er sterkt minner og kalde enden nedsenket i vann. Utformingen er sterkt minner oppfinnelse Noe og mindre Klemonda. Hovedforskjellen ligger i den kommersielle produksjon av produkter for masseområdet av forbrukere. Generatorer som selges to og tre, plassert på en ensartet basis.
• Kull termoelektrisk generator oppfunnet av Harry Barringer og opphavs er sikret ved patent US434428 ved 1890.

batteri Gyulhera

Siste året av oppfunnet i det nittende århundre. Historikere daterer den til 1898. 50 termoelementer tillatt spenning på 1,5 V ved en strøm på 3 A og den indre motstand av 0,5 ohm. For disse formål blir brukt hver time 5 kubikkfot gass. Ifølge forskere, vil instrumentet gi en god tre ganger med samme strømningshastighet.

Naturlig eksperiment viste en gjennomsnittlig levetid på 200 timer, selv om en prøve brukt 500 endelig funnet et eksemplar, som tjenestegjorde i to år. I 1903, et magasin utgitt informasjon om offentlige forsøk Gyulhera batteri. Under tente brenneren termo varmet inntil spenningen nådde til 3,5 V. Deretter slår av enheten og så videre kjennetegn etter avslutning av gasstilførselen. Hvis spenningen faller til 1,5 V, stoppes strømmen brått. konklusjon:

- stabile termiske spenninger at på grunn av den betydelige termiske treghet. Temperaturendringer oppstår langsomt, forsiktig senket spenning under avkjøling.

Men en lignende kunngjøring mer Poggendorff, rådet George Omu bruke termo stedet for voltasøyle. Gyulhera batteri vist seg populære på begynnelsen av XX århundre. For eksempel rapporterer Lihaysky universitetet at en ny metallurgisk laboratorium i 1905 kjøpte tre termo Scott og en - Gyulhera.

Designen ligner en utdatert oppvarming radiator i dag. Disse finnes i offentlige bygninger, bygget og utstyrt i Sovjetunionen. Denne bærbare enheten: på hver side er en T-formet håndtak for transport.

bærbar generator

Portable termoelektrisk generator Sudras ligner i utseende oljefilteret av lastebilen. For å oppnå den varme som kreves for å tenne gassbrenneren. Det forble svært lite informasjon om enheten. I de utgavene av 1898 funnet en felles prøve informasjon produkter med de nevnte tekst:

"Professor Kolrauh observert i 70 at det termoelektriske generatorspenningen avhengig av antallet av par med i serie. Dette er bekreftet ved forsøk på konstruksjoner Klemonda, Noe og Sudras, fremstilt og solgt i løpet av de siste 20 årene. De gir 2, 4, 6 og 8 volt, som har henholdsvis 36, 72, 108 og 144 par i sammensetningen. Det kan sees at spenningen nøyaktig proporsjonal med det totale antall. Sudras konstruert eksempel, består av 720 medlemmer. Som du kanskje forventer, den resulterende spenningen var 40 V, muligheten til å støtte forbrenning av utladningslampe. "

Notatet uttalt at nybegynneren elektriker har rett til å ta bildet sendes til prøven for eksempel et kommersielt vellykket produkt. Termoelektrisk generator Shudr stilles i størrelser 6, for strømmer på 1,3 til 2,5 A ved en spenning av 3 til 8,5 V, avhengig av størrelsen og antallet av elementer.

XX århundre

I XX århundre flertallet av termoelektriske generatorer som følger med patent, og brenselgassen har blitt. En funksjon av perioden vurderes i teorien forsøker å forklare den observerte fenomenet. Den første beregnede effektiviteten av termoelektriske generatorer Reilly, selv om resultatet var feil. I 1909 og 1911 ble det gjort forsøk på å gi en teoretisk studie av materialer: Altenkirch viste at termoelektriske materialer bør ha en høy Seebeck-koeffisient og lav ohmsk kontakt motstand for redusere varmetap.

Morsomt, men brukes i dag for å lage kraftige enheter halvledere forble utenfor Seebeck steder helt fokusere på rene metaller og legeringer. I disse materialer, i henhold til den Wiedemann-Franz-lov Lorentz forhold til varmeledningen av elektrisk anses konstant. Egnede metaller for termoelementer anerkjente metaller, hvor den Seebeck-koeffisienten maksimum.

En betydelig utvikling innen syntesen skjedde i løpet av den 30 år av halvledere med verdiene av Seebeck-koeffisient som overskrider 100 mV / K. Som et resultat etter andre verdenskrig (1947) dukket opp på scenen generator M. Telkes med en effektivitet på 5%. Et par år loffe utviklet teorien om halvledere termo. Dessverre, av hensyn til stormaktene uenige, ikke umiddelbart skjønner at halvledere utgjør et stort potensial. I 1956 godu Joffe og medarbeidere viste at altfor stort forhold av termisk og elektrisk ledningsevne er redusert smeltematerialer med forskjellige forbindelser. På grunn av den store militære verdi, har mange utviklingen vært under wraps, for eksempel RCA studien.

Moderne generator er inngått mellom en sandwich av keramiske plater bolt p og n halvledere. Ved opprettelse av et ønsket temperaturforskjell-enheten produserer energi. Keramikk er ansett verdig elektrisk isolator, men leder varme, noe som viser vellykket nevnte struktur. Vakuumet på den ene side oppvarmbar sol og på den andre - avkjølte glans stjerner termoelektriske generatorer helt viser temperaturforskjellen mellom flatene. Som naturlig vil øke effekten. Derfor er det en god kilde til næring, enkelt og praktisk for noen plass objekter.

På begynnelsen av 60-tallet fra det ytre rom thermoelectricity sakte ned til jorden. Trukket innen medisin og begynte å studere planetens overflate (inkludert mineraler). De viktigste fordelene med den nye teknologien begynte å lette, pålitelighet, ingen bevegelige deler, rolig og ulemper - en betydelig kostnad og lav effektivitet (tidligere 5%). Den tilnærmet beregning av muligheten for bruk av nye materialer:

1. Tilstedeværelsen av luft antas å reflektere hydrokarbonet.
2. På bevegelige objekter i første omgang sparer plass. I dette tilfelle er energitetthet av det flytende brennstoff 50 ganger høyere bly akkumulatorer eller batterier.
3. Følgelig, når effektiviteten av de termoelektriske halvlederne enn 2% av deres bruk blir garantert. Og forbrenning av olje langsomt, noe som reduserer den totale vekten av gjenstanden.

I noen tilfeller, å oppvarme termoelektrisk generator klarer å bære radioaktive isotoper, åpne nye horisonter. En slik kilde ble brukt på Voyager (1977) og jobbet i over 17 år. Med de stigende prisene på olje (krisen i 1973), den amerikanske regjeringen vendte sin oppmerksomhet til nye energikilder: avløpsvann utslipp mektigste organisasjoner har stort potensial. Studiene adresserte interessante ting: halvleder-superledning ved relativt høye temperaturer (150 - 170 K) for å forbedre egenskapene av de termoelementer. Senere anstrengelser for fokusert på å bringe til tilstanden av elementet basis av germanium og silisium.

Åpen dag termoelektriske materialer som vanligvis delt inn i tre grupper på driftstemperatur:

1. Vismut tellurid og legeringer som viser de beste kvalitetsindikatorer ved 450 K.
2. Tellurides og blylegeringer, reduserte yteevne, men ved temperaturer på 1000 - 1300 K.
3. Til slutt, silisium og germanium Preparatene har lav virkningsgrad, men en veletablert produksjonsteknikker. Driftstemperatur 1000 - 1300 K.

Design av XX århundre

Termattaiks

Termoelektrisk generator Termattaiks 1925 er karakterisert ved komplekse uttale for navn og på frontpanelet inneholder et voltmeter for å sjekke spenning. Strenghet av det faktum av: anordningen er en batterilader for bly-syre batterier på 6,3 V. Det menes muligheten til å anvende en termoelektrisk generator direkte som middel for oppvarming av katodene på elektronrørene.

Frontpanelet knott er å levere forbrenningsgasser til å påvirke utgangsspenning. Noen forfattere foreslår at store svingninger, men teksten har allerede gitt uttrykk for akseptabel stabilitet av termoelektriske generatorer. Følgelig, muligheten for deres bruk i forbindelse med observasjon gjort åpenbare.

Amateur Wireless magasinet antydet at termoelektrisk generator er god nok til å drive den bærbare amatørradiostasjon i kampanjer og ekspedisjoner. I fravær av strøm, oppnås den i begrensede mengder, forbrenning av olje, gass, kull, trevirke.

gass ​​radio

Uttrykt ovenfor ide av radio kraft fra hvilken som helst brensel innført allerede i 30-årene av den termoelektriske generator. Et selskap The Cardiff Gas Light & Coke utgitt relevant reklame. Inskripsjonen "Generator" for første gang er verdt. Tidligere prøver hardnakket betegnes i litteraturen batterier, batterier eller forble uten en tittel. Reklamka sier, når energi går ut, gasstrømmen gjør det mulig å lytte til den siste radiosending hvor som helst i verden. Slike tider: Dose av kull, og nyheten er alltid der.

Dette termoelektrisk generator er en bærbar enhet mottaker kraft og gir en skjerm katode-spenning på 2 V ved en utgangsstrøm på 0,5 A og et spenningsdiagram 120 V ved strømopptak 10 mA. Informasjons notat til pakningsvedlegget står det at termoelementet ikke gir mye stress, men å få flere ledningsforbindelser, er det fortsatt mulig å få et tilfredsstillende resultat.

De mest suksessrike materialer for den termoelektriske generator anses, i henhold til fabrikanten, en kombinasjon av nikkel-nikrom. Seebeck-koeffisient for dem er 40 mV / K, med en arbeidstemperatur opp til 1000 K. Varmer opp mottakeren, nådde spenningen 40 mV. Hvis termoelementer 50 som er koblet i serie, danner 2, som er nok til å oppvarme katodene i elektronrørene. 120 I 3000 oppnådde inkludering av termoelementer i en enkelt kjede.

lys Iljitsj

Presentert på bildet parafin lampe omgitt av en nyanse av den termoelektriske generatoren er utviklet under ledelse av Ioffe. Dette produktet er post-Stalin-tiden, datert 1959 år, gjør at du kan lytte til radio og ta opp konfidensielle sammendrag. En sann venn av den underjordiske arbeideren. Termoelektrisk generator produserer spenningsamplituden for oppvarming av filamentet på 1,5 V ved en strøm på 125 mA, forsyner hele innretningen 90 spenningen ved en strøm på 12 mA.

XXI århundre

Gode ​​nyheter! I 2005, Jason Hopkins viste at effektiviteten av termoelektriske generatoren er i stand til å komme nærmere den ideelle. Vi venter på nye produkter på dette området.