Gerador termoelétrico

gerador termoelétrico - é um dispositivo que recebe a energia elétrica a partir do calor. Uma excelente fonte de energia, infelizmente, é caracterizada por uma baixa eficiência. Além disso, a corrente contínua é transformadores convertidos.

História da descoberta

Seebeck descoberto em 1822 anos (como outros dados - 1820-1821), quando aquecida junção de diferentes materiais em circuito fechado, a corrente flui. eficiência de conversão de 3%. Apesar de uma figura tão miserável, o resultado do primeiro gerador termoelétrico competiu com motores a vapor da época. Experiências com as placas de antimónio e de bismuto, medição de Seebeck conduzida galvanómetro Shveyggera (indutor e seta magnética). Portanto, os experimentos não começaram antes de 16 de setembro de 1820. A insignificância aparente e eventos inexplicáveis ​​têm forçado o cientista que esperar. Lentamente, examinando sua própria descoberta Seebeck fez um relatório sobre isso apenas em 1823.

Pelo pesquisador raciocínio lógico sugeriu que o magnetismo da Terra é explicado pela diferença de temperatura entre o equador e os pólos. O princípio de funcionamento de um gerador termoelétrico explicou polarização magnética. Seebeck investigadas amostras de peso, incluindo semicondutores, e materiais estão dispostas numa fileira pela capacidade de rejeitar agulha magnética. Esta informação é utilizada (sob a forma refinada) e hoje para a construção de geradores termoeléctricos. O coeficiente de Seebeck é medido em mV / K.

Como cientistas metais radioactivos, como Seebeck amostras tratadas. Após a Segunda Guerra Mundial, quando se soube que os Estados Unidos têm um impressionante novas armas, havia uma ordem por todos os meios para acelerar o desenvolvimento de armas nucleares. Prisioneiros e apenas experimentadores praticamente mãos colidindo pedaços de rochas radioactivas para conseguir uma reacção em cadeia. A maioria logo morreu.

Seebeck vivo. Ele tirou as mãos de bismuto e antimônio, curto-circuito e como Galvani uma vez tinha visto "eletricidade animal." Seebeck quase acreditou em suas próprias habilidades transcendentes maravilhosas, mas governanta fez pensar que a razão as amostras foram aquecidas. Quando a carreira do mágico finalmente deixou as mãos do grande cientista, voltou finalmente para a física. Descobriu-se, se a estação de metal firmemente e lâmpada de calor, a agulha se desvia ainda mais.

Inicialmente, a explicação do efeito observado e deu uma chamada polarização magnética incomum. Do ponto de vista da ciência moderna é difícil de explicar tal posição, mas se você olhar através dos olhos de seus contemporâneos... em setembro 1820 Hans Oersted relatou à comunidade científica na França e na Grã-Bretanha sobre a abertura, a revolução no próximo 100 anos. O cientista não se apressou: perceber um comportamento estranho da bússola marítima, muito estudada, avaliada e, em seguida, escrever alguns contemporâneos pensamento progressista... Outras descobertas caiu sucessão:

1. A lei de Ohm.
2. Eletroímã.
3. Elektrokompas.
4. Galvanômetro.
5. Indutância.
6. Motor.

Uma longa lista de todas as invenções dos próximos 15 anos, mas aberto termoeletricidade Seebeck foi surpreendente. Sabe-se que Ohm utilizado Georg par de bismuto e antimónio, para a saída para a porção de circuito de lei conhecida. Nos dias da Seebeck existia carga noção, o magnetismo, a eletricidade, condensador de capacidade - e tudo! conceitos desconhecidos eram potenciais diferenças, correntes, campos eletromagnéticos e sua intensidade. Isso influenciou o nome da abertura do Seebeck.

Na véspera da Malus, Fresnel, Jung e Brewster publicou um trabalho sobre a polarização da luz. Este fenómeno foi investigado com base na Islândia cristais espato, em seguida, introduzido o eixo termo (do grego. - pole-eixo). Os pólos magnéticos mostrou Globe. Não surpreendentemente, o Seebeck atribuído própria instalação como um nome estranho. A bobina é orientado como um planeta bússola agulha Terra.

Durante o ano, nós conseguimos encontrar a explicação correta. ohms Georg usando um par termoeléctrico como uma fonte de tensão estabilizada para abrir a conhecida lei: estabelece uma diferença de temperatura fixa entre o ponto de ebulição da água, e gelo a derreter. É hora de abrir a era da termoeletricidade.

conceito de desenvolvimento termoeletricidade

Quando ficou claro que o calor não é capaz de diretamente convertido em magnetismo, finalmente, rejeitou a idéia de campo do calor da Terra em erupção vulcões e magma em ebulição dentro formando. Comparando as experiências de Oersted e Seebeck, a comunidade científica tem encontrado o caminho certo. Por Georg Ohm termopar como um gerador termoeléctrico foi usada na electrólise (1831). Mas o termo permaneceu instável. Acredita-se que os primeiros geradores termoelétricos apareceu na segunda metade do século XIX. Considerada uma configuração de laboratório para estudar vários processos, foram chamados de forma diferente.

A revista postal e telegráfica mais perto de 1899, publicou um artigo sobre o estabelecimento de uma bateria para fornecer energia 16 candelas de lâmpadas. Na fornalha do forno termopar colocado, com a tensão e a corrente suficiente. A combinação de elementos de abastecimento em série, a tensão foi aumentada. Uma ligação em paralelo no aumento da corrente. Cada termopar é construído através da utilização de Seebeck (antimónio - antimoneto de zinco). Então nós aprendemos bateria Gyulhera (presumivelmente em 1898).

O termo cunhado para a bateria de garrafas de Leyden (capacitores) Benjamin Franklin.

Então, nos círculos científicos conectados em série termopares apelidado termopilha. Acredita-se que o primeiro dispositivo criado Oe e de Fourier em 1823. Eles combinaram Seebeck termopar para fonte de energia poderosa. Além disso o desenvolvimento do conceito era fornecer Leopoldo Nobili e Macedonio Melloni: para uma série de experiências com o estudo do espectro infravermelho, que criou um multiplicador térmica. A ideia surgiu tanto depois de fazer mudanças progressivas na estrutura Shveyggera (1825).

A idéia do primeiro galvanometer o efeito de voltas do fio multiplicado pelo seu número. Da mesma forma que vai "poder de calor" dos termopares. O dispositivo destina-se a todo o estudo do espectro infravermelho devido à medição do calor produzido, mas mais tarde o conceito foi a base para a criação de novas fontes de fornecimento. termoumnozhitelya indicador tornou-se uma agulha de bússola.

Timeline de invenções

Após o primeiro andorinha efeito Seebeck foi aplicada e ainda mais. A patente para o uso de geradores termoelétricos substituir convencional tomada em 1843 por Moses Poole.

Pergeliometr para medir a actividade solar

Pergeliometr para medir a intensidade da radiação solar de acordo com o grau de aquecimento do termopar. Claude Pouillet inventado entre 1837 e 1838 anos dispositivo habilitado para o cientista para calcular com grande precisão a constante solar de 1228 W / m². m. pergeliometr não originalmente destinado a ser usado como o gerador termoeléctrico. realizações individuais servir como uma estrutura de apoio para a continuação do progresso da indústria.

Damos detalhes da invenção, a partir da pesquisa do relatório do Dr. Stone entregou 18 novembro, 1875. "As ligas exibem as propriedades dos metais combinados poderoso do que cada um dos materiais simples individualmente. Na composição de uma parte e duas zinco - amostra diferença antimónio deu 22,7 potenciais. Os potenciais dos componentes tomados separadamente:

• Antimônio - 7 - 10.
• Zinco - 0,2.

A única excepção era uma liga de bismuto e estanho. Quando a composição da sua 12 para 1, o potencial diminui 35,8-13,67. Eu tive a sorte para iniciar os estudos com um par de prata alemã (rica em níquel) e ferro. O EMF observada não foi ótimo. Em seguida, tentou liga Marcus que consiste em 12 partes de antimónio, zinco 5 e um bismuto. O resultado era frágil e com uma estrutura cristalina pronunciada.

Para suavizar essas deficiências, acrescentou o arsénio. Como um resultado, descobriram que uma liga de antimónio, arsénio, zinco e estanho, com uma pequena mistura exibe tanto maior plasticidade em propriedades térmicas similares, que são observados na liga Marcus. A segunda parte por um par de prata níquel ".

bateria térmica

Termopilha Marcus era igual a um vigésimo da célula Daniell, dando 55 mV DC. Negativo "uma de frente para" serviu como uma liga de cobre, zinco e níquel na proporção de 10: 6: 6, de aparência semelhante à de um níquel prata; positivo - composto de antimónio, zinco e bismuto na proporção de 12: 5: 1. De acordo com o «Electricidade em serviço do homem», 3ª edição de 1896, maio 1864 Marcus ganhou pela comunidade científica Vienna por um gerador termoelétrico. termopar cabana estruturado na parte superior da tira de metal aquecida unido. A parte inferior da água de arrefecimento. Infelizmente, as ligas em ar rapidamente oxidado a um grande aumento na resistência de contacto óhmico.

contribuição para Becquerel

Não se sabe, quando nasceu gerador termoelétrico Edmond Becquerel, mas os historiadores data a abertura para o período 1867-1868 ano. A sua estrutura é formada por a de sulfureto de cobre e de prata transição de níquel. Na imagem: um reservatório proximal bombeada água fria para o longe - gás incandescente. Tensão gerador termoelétrico filmado com terminais em espiral.

gerador termoelétrico Klemonda

Sobre geradores termoelétricos Dr. Stone declarou: "O uso de ferro dá um bom efeito que é compensado rápida oxidação do produto."

• O gerador termoelétrico (presumivelmente 1874 emissão) Klemonda e Moore construído de antimonide zinco e ferro puro especialmente para fins de eletrólise. dispositivo aquecido deixados durante uma hora para se obter cerca de cobre onça, consumindo 6 pés cúbicos de gás. Utilizou-se para plaqueamento produtos metálicos. regulador de gás gerador termoelétrico muda a magnitude da corrente elétrica resultante. A figura como visto das principais setores da antimonide zinco, lâminas foliares triangulares - ferro.
• Em 1789, gerador termoelétrico Klemonda parecia muito melhor. Quando a resistência interna de 15,5 ohms deu tensão de 109 V com uma corrente de 1,75 A, consumindo 22 libras por hora de carvão. tensão compostos de comutação diminuiu para 54 V. corrente do gerador termoeléctrico aumentada para 3,5 A. Aqueceu-se a altura de construção do forno de carvão menos de 2,5 metros de diâmetro dentro de um medidor que se assemelham processadores modernos mais frios contidos no exterior numerosos asas de ferro. Gases passam no interior Raskalov antimoneto de zinco. Por mensagens individuais emitidas termopares 20 gerador de 1 tensão.
• gerador termoelétrico Noah (provavelmente em 1874) é mais como uma moderna turbina usinas térmicas em forma. A parte central do queimador termpopar aquecida e arrefecida periféricos através de radiação e de convecção. Este relativamente pequena semelhança com gerador Klemonda resistência interna de 0,2 ohms, calculado sobre tensão de 2 V e 128 que consiste de termopares. A eficiência do gerador termoeléctrico é reduzido grandemente níquel contactos intermediários de prata de dissipação de calor. geradores termoeléctricos modernos utilizam p-n-transição sem intermediário entre materiais semicondutores.
• Portátil gerador termoelétrico Hawke (provavelmente em 1874) é projetado para 110 mV (um décimo Daniell celulares) e 30 incluídos termopares com comprimento metades unido fio de platina 1,2 polegadas. queimador de Bunsen é fortemente final reminiscências e frio imerso em água. O desenho é fortemente reminiscente invenção Noe e menos Klemonda. A principal diferença reside na produção comercial de produtos para a faixa de massa de consumidores. Geradores vendido dois e três, colocado numa base uniforme.
• Carvão gerador termoeléctrico inventado por Harry Barringer e direitos de autor são garantidos pela patente US434428 por 1,890.

bateria Gyulhera

Último ano da inventado no século XIX. Historiadores datá-la a 1898. 50 termopares permitido tensão de 1,5 V com uma corrente de 3 A e a resistência interna de 0,5 ohms. Para esses fins é gasto a cada hora 5 pés cúbicos de gás. Segundo os pesquisadores, o instrumento iria produzir uns bons três vezes com taxa de fluxo idêntico.

experimento natural mostrou uma vida média de 200 horas, embora uma amostra passou de 500 finalmente encontrou uma cópia, que serviu por dois anos. Em 1903, uma revista publicada informações sobre julgamentos públicos bateria Gyulhera. Durante o termopar queimador aceso aquecida até que a voltagem atingiu a 3,5 V. Em seguida, desligue o dispositivo e visto em características após o término do fornecimento de gás. Se a voltagem cai para 1,5 V, a corrente interrompido abruptamente. conclusão:

- tensões térmicas estáveis ​​que, devido à inércia térmica considerável. As mudanças de temperatura ocorrem lentamente, suavemente reduzido de tensão durante o arrefecimento.

No entanto, um aviso semelhante mais Poggendorff, aconselhou George Omu usar termopar em vez da pilha voltaica. bateria Gyulhera provou popular no início do século XX. Por exemplo, a Universidade Lihaysky relata que um novo laboratório metalúrgico em 1905 comprou três thermopile Scott e um - Gyulhera.

O projeto se assemelha a um radiador de aquecimento ultrapassada hoje. Estes são encontrados em edifícios públicos, construídos e equipados na URSS. Este dispositivo portátil: em cada lado é um identificador em forma de T para o transporte.

gerador portátil

gerador termoelétrico portátil sudras assemelha em aparência o filtro de óleo do caminhão. Para obter o calor necessário para acender o queimador de gás. Ele manteve-se extremamente pouca informação sobre o dispositivo. Nas edições de 1898 encontrou uma joint produtos de informação de teste com o texto acima mencionado:

"Professor Kolrauh observada em 70 que a tensão do gerador termoeléctrico dependente do número de pares incluídas na série. Isto é confirmado por experiências com estruturas Klemonda, Noe e Sudras, fabricado e vendido ao longo dos últimos 20 anos. Eles fornecem 2, 4, 6 e 8 volts, tendo, respectivamente, 36, 72, 108 e 144 pares na composição. Vê-se que a tensão exatamente proporcional ao número total. Shudras construído exemplo, consiste de 720 membros. Como você poderia esperar, a tensão resultante foi de 40 V, a capacidade de suportar a combustão da lâmpada de descarga ".

A nota afirma que o eletricista novato tem o direito de tirar a foto submetido à amostra, por exemplo, um produto comercialmente bem sucedido. gerador termoelétrico Shudr fabricado em tamanhos 6, para as correntes de 1,3-2,5 A com uma tensão de 3-8,5 V, dependendo do tamanho e do número de elementos.

século XX

No século XX a maioria dos geradores termoelétricos fornecidos com a patente, e o gás combustível se tornou. Uma característica do período considerado na teoria tenta explicar o fenômeno observado. O primeiro calculada a eficiência de geradores termoelétricos Reilly, embora o resultado estava errado. Em 1909 e 1911 foram feitas tentativas para se obter um estudo teórico dos materiais: Altenkirch mostrou que materiais termoeléctricos deve ter um grande coeficiente de Seebeck e baixa resistência óhmica para contacto reduzir as perdas de calor.

hoje engraçado, mas usado para criar poderosos dispositivos semicondutores ficaram fora interesses Seebeck inteiramente concentrar em metais puros e ligas. Nestes materiais, de acordo com a relação Wiedemann-Franz-lei de Lorentz para a condução de calor de eléctrico considerado constante. Os metais adequados para termopares metais reconhecidos, onde o valor máximo do coeficiente de Seebeck.

desenvolvimentos significativos no campo da síntese ocorreu no período do 30º ano de semicondutores com os valores do coeficiente de Seebeck superior a 100 mV / K. Como resultado, após a Segunda Guerra Mundial (1947) apareceu no gerador cena M. Telkes com um rendimento de 5%. Um par de anos Ioffe desenvolveu a teoria de termopares semicondutores. Infelizmente, os interesses das grandes potências discordou, não percebi imediatamente que os semicondutores representam um grande potencial. Em 1956 GODU Joffe e colegas mostraram que muito grande proporção de condutividade térmica e eléctrica é diminuída materiais de fusão com diferentes compostos. Devido ao grande valor militar, muitos desenvolvimentos têm-se mantido em segredo, por exemplo, o estudo RCA.

gerador moderna é concluído entre uma sanduíche de placas de cerâmica lingote p e n semicondutores. Ao criar um dispositivo diferencial de temperatura desejado produz energia. Cerâmica é considerado isolante elétrico digno, mas conduz o calor, provando que a referida estrutura de sucesso. O vácuo de um lado sol Aquecível e no outro - arrefecida estrelas brilho termoeléctricos gerador mostra fantástica a diferença de temperatura entre as superfícies. Que, naturalmente, irá aumentar a potência. Portanto, é uma boa fonte de nutrição, fácil e conveniente para quaisquer objetos espaciais.

No início dos anos 60 a partir de termoeletricidade espaço lentamente desceu à terra. campos da medicina preferido e começou a estudar a superfície do planeta (incluindo os minerais). As principais vantagens da nova tecnologia começou a diminuir, confiabilidade, sem partes, tranquila e desvantagens em movimento - um custo considerável e baixa eficiência (antes de 5%). O cálculo aproximado da viabilidade do uso de novos materiais:

1. A presença de ar é assumida como reflectindo o hidrocarboneto.
2. Em mover objetos em primeiro lugar economiza espaço. Neste caso, a densidade energética do combustível líquido acumuladores de chumbo 50 vezes maior ou baterias.
3. Por conseguinte, quando a eficiência dos semicondutores termoeléctricos do que 2% do seu uso fica garantido. E óleo é queimado lentamente, reduzindo o peso total do objeto.

Em alguns casos, o aquecimento gerador termoelétrico consegue levar isótopos radioativos, abrindo novos horizontes. Essa fonte foi usado no Voyager (1977) e trabalhou por mais de 17 anos. Com o aumento dos preços do petróleo (crise de 1973), o governo dos EUA voltou sua atenção para novas fontes de energia: descarga de águas residuais poderosas empresas ter um enorme potencial. Os estudos abordaram coisas interessantes: semicondutor supercondutividade a temperaturas relativamente elevadas (150 - 170 K) para melhorar as propriedades dos termopares. esforços posteriores focada em trazer à condição da base elemento de germânio e silício.

materiais termoeléctricos aberta hoje convencionalmente divididos em três grupos de temperatura de funcionamento:

1. Bismuto telureto e ligas de mostrar indicadores de melhor qualidade a 450 K.
2. Teluretos e ligas de chumbo exibem desempenho reduzido, mas a temperaturas de 1000 - 1300 K.
3. Finalmente, as composições de silício e germânio têm baixa eficiência, mas uma técnica de fabrico bem estabelecidos. Operar a temperaturas de 1000 - 1300 K.

Desenho do século XX

Termattaiks

gerador termoelétrico Termattaiks 1925 é caracterizada por pronúncia complexo para o nome e no painel frontal contém um voltímetro para verificar a tensão. Rigor pelo facto de: o dispositivo é um carregador de bateria para baterias de chumbo-ácido de 6,3 V. Destina-se a possibilidade de utilizar um gerador termoeléctrico directamente como os meios para aquecer os cátodos de tubos de electrões.

O botão de painel frontal é o fornecimento de gases de combustão para influenciar a tensão de saída. Alguns autores sugerem grandes flutuações, mas o texto já expressou o ponto de vista da estabilidade aceitável de geradores termoelétricos. Consequentemente, a possibilidade de seu uso no contexto da observação feita óbvio.

revista amador sem fio sugeriu que o gerador termoelétrico é bom o suficiente para alimentar a estação de rádio amador portátil nas campanhas e expedições. Na ausência de electricidade, que é obtido em quantidades limitadas, queima de óleo, gás, carvão, madeira.

rádio gás

Expressas acima ideia de poder de rádio de qualquer combustível já implementadas na década de 30 do gerador termoelétrico. A empresa The Light & Coke Cardiff gás liberado a publicidade relevante. A inscrição "gerador termoelétrico" pela primeira vez, vale a pena. amostras anteriores teimosamente denominado na literatura das baterias, baterias ou permaneceram sem um título. Reklamka diz, quando a energia se esgota, a corrente de gás permite ouvir a última transmissão de rádio em qualquer lugar do mundo. Tais tempos: Dose de carvão, e as notícias são sempre lá.

Este gerador termoelétrico é um poder receptor unidade portátil e fornece uma exibição tensão de cátodo de 2 V com uma corrente de 0,5 A de saída e uma tensão de 120 V no diagrama consumo actual 10 mA. A nota informativa o folheto afirma que o termopar não dá um monte de estresse, mas para obter mais conexões de fios, continua a ser possível obter um resultado satisfatório.

Os materiais mais eficazes para o gerador termoeléctrico são considerados, de acordo com o fabricante, uma combinação de níquel-crómio. coeficiente de Seebeck para eles é de 40 mV / K, com uma temperatura de trabalho até 1000 K. Aquecendo o receptor, a tensão chegou a 40 mV. Se termopares ligados em série 50, forma 2, o que é suficiente para aquecer os cátodos dos tubos de electrões. 120 Em 3000 obteve a inclusão de termopares em uma única cadeia.

luz Ilyich

Apresentado na lâmpada imagem querosene cercada por uma sombra do gerador termoelétrico é desenvolvido sob a direção de Ioffe. Este produto é pós-Stalin era, datada de 1959 ano, permite que você ouça simultaneamente ao rádio e gravar resumos confidenciais. Um verdadeiro amigo do trabalhador subterrâneo. gerador termoelétrico produz amplitude da tensão para aquecer o filamento de 1,5 V com uma corrente de 125 mA, todo o dispositivo 90 fornece a tensão com uma corrente de 12 mA.

século XXI

Boas notícias! Em 2005, Jason Hopkins provou que a eficiência do gerador termoelétrico é capaz de chegar mais perto do ideal. Estamos à espera de novos produtos nesta área.