Generatorul termoelectric

Generatorul termoelectric - este un dispozitiv care primește energie electrică de la căldură. O sursa excelenta de energie, din păcate, se caracterizează printr-o eficiență scăzută. În plus, curentul DC este transformatoare convertite.

Istoria descoperirii

Seebeck descoperit în 1822 an (ca alte date - 1820-1821), atunci când este încălzit joncțiune de materiale diferite într-un circuit închis fluxurile de curent. randament de conversie de 3%. În ciuda astfel o figură nefericită, rezultatul primului generator termoelectric concurat cu motoare cu abur de timp. Experimentarea cu plăcile de antimoniu și bismut, măsurarea Seebeck efectuat galvanometru Shveyggera (inductor și săgeata magnetică). Prin urmare, experimentele nu a început înainte de 16 septembrie 1820. Aparent insignifianta și evenimente inexplicabile au forțat omul de știință să aștepte. Încet, examinând propria sa descoperire Seebeck a făcut un raport despre aceasta numai în 1823.

Prin cercetător raționament logic a sugerat că câmpul magnetic al Pământului se explică prin diferența de temperatură dintre ecuator și poli. Principiul de funcționare al unui generator termoelectric explicat polarizare magnetică. Seebeck probe investigate în greutate, inclusiv semiconductori și materiale sunt aranjate într-un rând de capacitatea de a respinge ac magnetic. Aceste date sunt utilizate (în formă rafinată) și astăzi pentru construcția de generatoare termoelectrice. Coeficientul Seebeck este măsurat în mV / K.

Ca oameni de știință metale radioactive, ca Seebeck probele tratate. După al doilea război mondial, când a devenit cunoscut faptul că Statele Unite are o uimitoare noi arme, a existat un ordin prin toate mijloacele pentru a accelera dezvoltarea de arme nucleare. Prizonierii și doar experimentatori practic mâinile se ciocnesc bucăți de roci radioactive, pentru a obține o reacție în lanț. Cel mai scurt timp a murit.

SEEBECK în viață. El a luat mâinile de bismut și antimoniu, scurt-circuit și ca Galvani au urmărit o dată „de energie electrică a animalelor.“ Seebeck aproape crezut în propriile abilități transcendente minunate, dar menajera făcut să creadă că motivul pentru care probele au fost încălzite. Când cariera magicianului a plecat în cele din urmă mâinile marelui om de știință, el a revenit în cele din urmă la fizica. Sa dovedit, în cazul în docul de metal strâns și lampa de căldură, acul se abate chiar mai departe.

Inițial, o explicație a efectului observat și a dat un numit polarizare magnetică neobișnuită. Din punct de vedere al științei moderne este greu de explicat o astfel de poziție, dar dacă te uiți prin ochii contemporanilor săi... în septembrie 1820 Hans Oersted raportat la comunitatea științifică din Franța și Marea Britanie privind deschiderea, Revoluția în următorii 100 ani. Omul de știință nu sa grăbit: observând comportamentul ciudat al busolei marine, a studiat mult timp, evaluate, si apoi scrie cateva contemporani de gândire progresive... descoperiri suplimentare a scăzut succesiune:

1. legea lui Ohm.
2. Electromagnet.
3. Elektrokompas.
4. Galvanometrului.
5. Inductanță.
6. Motor.

O listă lungă de toate invențiile în următorii 15 ani, dar deschis thermoelectricity Seebeck a fost surprinzătoare. Este cunoscut faptul că Ohm folosit Georg pereche de bismut și antimoniu, pentru ieșire la porțiunea de circuit cunoscută drept. În zilele SEEBECK existat taxa notiune, magnetism, electricitate, capacitatea de condensator - și toate! concepte necunoscute au fost diferențe de potențial, curenți, câmpuri electromagnetice și intensitatea lor. Acest lucru a influențat numele deschiderii SEEBECK.

În ajunul Malus, Fresnel, Jung și Brewster publicat de lucru privind polarizarea luminii. Acest fenomen a fost investigat pe baza de cristale Spar Islanda, apoi a introdus axa pe termen lung (din limba greacă. - pol axa). Polii magnetici au aratat Globe. Nu este surprinzator, SEEBECK atribuit de instalare propriu ca un nume ciudat. Bobina este orientat ca o planeta Pământ acul busolei.

Pe parcursul anului, am reușit să găsim explicația corectă. ohmi Georg folosind un termocuplu ca o sursă de tensiune stabilizată pentru deschiderea legea cunoscută: stabilește o diferență de temperatură fixă ​​peste punctul de fierbere al apei, și topirea gheții. Este timpul pentru a deschide epoca de thermoelectricity.

Conceptul de dezvoltare Termoelectricitate

Când a devenit clar că de căldură nu este capabil de a convertit direct în magnetism, în cele din urmă, a respins ideea domeniul de căldură Pământului vulcani erupă și punct de fierbere în interiorul magma de formare. Comparând experiențele Oersted și Seebeck, comunitatea științifică și-a găsit calea cea dreaptă. Pentru Georg Ohm termocuplu ca generator termoelectric a fost utilizat în electroliza (1831). Dar termenul a rămas instabilă. Se crede că primele generatoarele termoelectrice a apărut în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Considerat un laborator de configurare pentru studierea diferitelor procese, au fost numite în mod diferit.

Poștei și telegraf revista mai aproape de 1899 a publicat un articol privind stabilirea unei baterii pentru a furniza energie de 16 candele de becuri. In cuptorul termocuplul cuptor plasat, cu tensiune și curent suficient. Combinând elemente de alimentare în serie, tensiunea a fost ridicată. O conexiune paralelă la curent a crescut. Fiecare termocuplu este construit prin utilizarea Seebeck (antimoniu - antimonid zinc). Apoi am învățat Gyulhera acumulator (probabil în 1898).

Termenul inventat pentru bateria de borcane Leyden (condensatoare) Benjamin Franklin.

Deci, în cercurile științifice termocuple conectate serie numit termofile. Se crede că primul dispozitiv creat Oe și Fourier în 1823. Au combinat Seebeck termocuplu pentru sursa de energie puternica. Dezvoltarea în continuare a conceptului a fost de a furniza Leopoldo Nobili și Macedonio Melloni: pentru o serie de experimente pe studiul spectrului în infraroșu, au creat un multiplicator termic. Ideea a venit atât după schimbări progresive în structura Shveyggera (1825).

Ideea primului galvanometru efectul de rotații ale firului înmulțit cu numărul lor. În mod similar se întâmplă „puterea termică“ a termocuple. Dispozitivul este destinat pentru întregul studiu al spectrului în infraroșu datorită măsurarea energiei termice produse, dar mai târziu, conceptul a fost baza pentru crearea de noi surse de aprovizionare. Indicatorul termoumnozhitelya a devenit un ac de busolă.

Cronologie invențiilor

După prima rândunică efect Seebeck a fost aplicat și în continuare. Brevetul pentru utilizarea generatoarelor termice înlocui convenționale luate în 1843 de către Moses Poole.

Pergeliometr pentru a măsura activitatea solară

Pergeliometr pentru măsurarea intensității radiației solare în funcție de gradul de încălzire a termocuplului. Claude Pouillet inventat între 1837 și 1838 de ani dispozitiv activat de știință să calculeze cu mare precizie constanta solare de 1228 W / mp. m. Nu pergeliometr inițial destinat a fi utilizat ca generator termoelectric. Realizările individuale servesc ca structură de sprijin pentru progresul în continuare a industriei.

Dăm detalii ale invenției, preluate din cercetarea raportului Dr. Stone a livrat 18 noiembrie 1875. „Aliajele prezintă proprietățile metalelor combinate puternice decât fiecare din materialele simple, în mod individual. În componența unei părți și două zinc - probă diferență de antimoniu a dat 22,7 potențiale. Potențialele componentelor luate separat:

• Antimoniu - perioada 7 - 10.
• Zinc - 0,2.

Singura excepție a fost un aliaj de bismut și staniu. Atunci când compoziția lui 12-1, potențialul scade 35.8-13.67. Am fost suficient de norocos pentru a începe studiile cu o pereche de argint german (nichel-bogat) și fier. Observată FME nu a fost mare. Apoi am încercat Marcus aliaj format din 12 părți de antimoniu, zinc și 5 1 bismut. Rezultatul a fost fragilă și cu o structură cristalină pronunțată.

Pentru a netezi aceste neajunsuri, a adăugat arsenic. Ca rezultat, au descoperit că un aliaj de antimoniu, arsen, zinc și staniu, cu un adaos mic prezintă mult o mai mare plasticitate în proprietăți termoelectrice similare, care sunt observate în aliajul Marcus. A doua parte de o pereche de nichel de argint ".

baterie termică

Termopil Marcus era egal cu o douăzecime a celulei Daniell, oferind 55 mV DC. Negativ „o confruntă“ a servit ca un aliaj de cupru, zinc și nichel în raport de 10: 6: 6, aspect similar cu un argint nichel; pozitiv - compus de antimoniu, zinc și bismut în 12 raport: 5: 1. Potrivit «de energie electrică în serviciul omului», ediția a 3-a 1896, mai 1864 Marcus a câștigat de comunitatea științifică din Viena pentru un generator termoelectric. termocuplu hut structurată în partea superioară a benzii metalice încălzite unite. Partea de jos a apei de răcire. Din nefericire, aliajele din aer oxidat rapid la o creștere de mare a rezistenței de contact ohmic.

Contribuția la Becquerel

Nu se cunoaște, atunci când sa născut Generatorul termoelectric Edmond Becquerel, dar istoricii data de deschidere pentru perioada 1867-1868 ani. Structura sa este formată de cupru sulfură de tranziție și argint nichel. In imagine: un rezervor proximală pompat apă rece în prezent - gazul incandescent. Generator de tensiune termoelectric filmat cu terminale în spirală.

Generatorul termoelectric Klemonda

Despre generatoarele termoelectrice Dr. Stone a declarat: „Utilizarea de fier dă un efect frumos, care este compensat ruginirea rapidă a produsului.“

• Generatorul termoelectric (probabil 1874 problemă) Klemonda și Moore construite din antimonid zinc și fier pur în special în scopul electroliză. Dispozitiv de incalzit permis o oră pentru a obține aproximativ uncie de cupru, care consuma 6 picioare cubi de gaz. Acesta a fost utilizat pentru placarea produselor metalice. Regulator de gaz generator de termoelectric schimbă intensitatea curentului electric rezultat. Cifra văzută din sectoarele de vârf ale antimonid zinc, lame de frunze triunghiulare - fier.
• În 1789, generatorul termoelectric Klemonda au apărut mult îmbunătățită. Când rezistența internă de 15,5 ohmi a dat tensiune 109 V la un curent de 1,75 A, consumatoare de 22 livre pe oră de cărbune. Tensiunea compușilor de comutare a scăzut la 54 V. Generatorul termoelectric de curent a crescut la 3,5 A. Încălzită cuptor de cărbune înălțime de construcție sub 2,5 metri în diametru într-un contor care seamănă cu procesoare moderne mai reci conținute în afara numeroase aripi de fier. Gazele trec în interiorul antimonid zinc Raskalov. Prin mesaje individuale emise termocupluri 20 generator de tensiune 1.
• Generatorul termoelectric Noe (probabil în 1874), este mai mult ca o turbină modernă centrale termice în formă. Partea centrală a arzătorului termpopar încălzite și răcite periferice prin radiație și convecție. Acest relativ mic generator de Klemonda similaritate cu rezistență internă de 0,2 ohmi, calculată la tensiune de 2 V și 128 constând din termocupluri. Eficiența generatorului termoelectric este redus foarte mult nichel contactele intermediare de argint disiparea căldurii. Generatoare termoelectrice moderne folosind p-n-tranziție fără intermediar între materialele semiconductoare.
• Portabil generator de termoelectric Hawke (probabil în 1874) este proiectat pentru 110 mV (o zecime celula Daniell) și a inclus 30 termocupluri cu lungime jumătăți unite sârmă de platină 1.2 inch. arzător Bunsen este puternic reminiscență și rece final scufundat în apă. Design-ul este invenție puternic și mai puțin amintește Noe Klemonda. Diferența esențială constă în producția comercială de produse pentru gama de mase de consumatori. Generators vândut două și trei, amplasate în mod uniform.
• Cărbune Generatorul termoelectric inventat de Harry Barringer și drepturile de autor sunt asigurate de către US434428 brevet de 1890.

acumulator Gyulhera

Ultimul an din inventat în secolul al XIX-lea. Istoricii îl datează din 1898. 50 termocupluri permis tensiune de 1,5 V la un curent de 3 A și rezistența internă de 0,5 ohmi. Pentru aceste scopuri se cheltuiesc în fiecare oră 5 picioare cubi de gaz. Potrivit cercetătorilor, instrumentul ar produce un bun de trei ori cu debit identic.

experiment natural a aratat o medie de viață de 200 de ore, cu toate că un eșantion petrecut 500 găsit în sfârșit o copie, care a servit timp de doi ani. In 1903, o revista a publicat informații despre studiile publice Gyulhera bateriei. În timpul termocuplul arzător aprins încălzit până când tensiunea a ajuns la 3,5 V. Apoi opriți aparatul și vizualizat pe caracteristici după terminarea alimentării cu gaz. În cazul în care tensiunea scade la 1,5 V, curentul sa oprit brusc. concluzie:

- solicitări termice stabile, care datorită inerției termice considerabile. Variațiile de temperatură apar încet, a redus cu grijă de tensiune în timpul răcirii.

Cu toate acestea, o notificare similară mai Poggendorff, recomandat George OMU folosesc termocuplu în loc de gramada voltaic. Gyulhera baterie dovedit a fi popular în secolul al XX-lea. De exemplu, Universitatea Lihaysky raportează că un nou laborator metalurgic în 1905 a cumpărat trei termofile Scott și unul - Gyulhera.

Design-ul seamănă cu un radiator de încălzire depășit astăzi. Acestea se găsesc în clădirile publice, construite și echipate în URSS. Acest dispozitiv portabil: pe fiecare parte este un mâner în formă de T pentru transport.

generator portabil

Portabil Generator termoelectric Sudra seamănă în aparență filtrul de ulei al vehiculului. Pentru a obține căldura necesară pentru a aprinde arzătorul cu gaz. A rămas extrem de puține informații despre dispozitiv. În edițiile din 1898 a găsit o îmbinare produse de informare proces cu textul menționat mai sus:

„Profesorul Kolrauh observat în 70 că generatorul termoelectric în funcție de numărul de perechi de tensiune incluse în serie. Acest lucru este confirmat de experimente pe structurile Klemonda, Noe și Sudra, fabricate și vândute în ultimii 20 de ani. Ele oferă 2, 4, 6 și 8 volți, având, respectiv, 36, 72, 108 și 144 de perechi în compoziție. Se observă că tensiunea exact proporțională cu numărul total. Sudra construite de exemplu, este format din 720 de membri. După cum s-ar putea aștepta, tensiunea rezultată a fost de 40 V, capacitatea de a susține arderea lămpii de descărcare. "

Nota a declarat că electricianul novice are dreptul de a lua fotografia depus la proba, de exemplu, un produs de succes comercial. Generatorul termoelectric Shudr fabricate în dimensiuni de 6, pentru curenți de 1,3 - 2,5 A la o tensiune de 3 - 8.5 V, în funcție de mărimea și numărul de elemente.

secolului XX

In secolul XX majoritatea generatoarelor termoelectrice alimentate cu brevetul, iar gazul combustibil a devenit. O caracteristică a perioadei luate în considerare în teorie încearcă să explice fenomenul observat. Primul calculat eficiența generatoare termoelectrice Reilly, deși rezultatul a fost greșit. În 1909 și 1911 au fost făcute încercări de a da un studiu teoretic de materiale: Altenkirch a arătat că materiale termoelectrice ar trebui să aibă un coeficient mare Seebeck și rezistență scăzută de contact ohmic pentru reduce pierderile de căldură.

Amuzant, dar folosit în prezent pentru a crea dispozitive puternice semiconductori au rămas în afara intereselor SEEBECK se concentrează în întregime pe metale pure și aliaje. În aceste materiale, în funcție de relația Wiedemann-Franz drept Lorentz la conducta de căldură de electrice considerată constantă. Metale adecvate pentru metale termocupluri recunoscute, unde Seebeck maxime coeficient.

evoluții semnificative în domeniul sintezei a avut loc în perioada 30 an de semiconductori cu valorile coeficientului Seebeck care depășesc 100 mV / K. Ca rezultat, după al doilea război mondial (1947), a aparut pe scena generatorul M. Telkes cu un randament de 5%. Un cuplu de ani loffe a dezvoltat teoria termocuple semiconductoare. Din păcate, interesele marilor puteri nu sunt de acord, nu a dat seama imediat că semiconductori prezintă un mare potențial. In 1956 godu Joffe si colegii sai au aratat ca raportul prea mare de conductivitate termică și electrică este de materiale de topire scăzut cu compuși diferiți. Datorită valorii militare mari, multe progrese au rămas sub împachetări, de exemplu, studiul RCA.

Generatorul modern este încheiat între un sandwich de plăci ceramice lingou p și n semiconductori. La crearea unui dispozitiv de diferență de temperatură dorită produce energie. Ceramica este considerat izolator electric demn, dar conduce caldura, dovedind structura a spus de succes. Vacuumul pe de o parte de soare și pe de incalzita celalalt - racit stele luciu de generator termoelectric arată fantastic diferența de temperatură dintre suprafețele. Care în mod natural va crește puterea. Prin urmare, este o sursă bună de nutriție, ușor și convenabil pentru orice obiecte spațiale.

La începutul anilor '60, de la thermoelectricity spațiu încet, a coborât pe pământ. Preferate domenii ale medicinii și a început să studieze suprafața planetei (inclusiv minerale). Avantajele principale ale noii tehnologii a început pentru a ușura, fiabilitatea, fără piese, liniște și dezavantaje în mișcare - un cost considerabil și o eficiență scăzută (mai devreme de 5%). Calculul aproximativă a fezabilității utilizării noilor materiale:

1. Prezența aerului se presupune a reflecta hidrocarbura.
2. Pe obiecte în mișcare, în primul rând economisește spațiu. În acest caz, densitatea de energie a combustibilului lichid acumulatoarelor cu plumb de 50 de ori mai mare sau baterii.
3. Prin urmare, atunci când eficiența semiconductorilor termoelectrice mult de 2% din utilizarea lor este justificată. Și uleiul este ars încet, reducând greutatea totală a obiectului.

În unele cazuri, încălzirea generatorului termoelectric reușește să efectueze izotopi radioactivi, deschizând noi orizonturi. O astfel de sursă a fost folosită pe Voyager (1977) și a lucrat timp de peste 17 ani. Cu creșterea prețurilor de petrol (criza din 1973), guvernul SUA a îndreptat atenția către noi surse de energie: deversare a apelor uzate întreprinderi puternice care au un potențial imens. Studiile abordate lucruri interesante: supraconductivitatii semiconductor la temperaturi relativ ridicate (150 - 170 K) pentru a îmbunătăți proprietățile termocuplurilor. Eforturile din ultimul timp sa concentrat pe aducerea la starea bazei elementului de germaniu și siliciu.

Materiale termoelectrice Deschis astăzi divizată convențional în trei grupe de temperatură de funcționare:

1. Bismut telurură și aliaje prezintă cele mai bune indicatori de calitate la 450 K.
2. Telururi și aliaje de plumb exponat reduse performanta, dar la temperaturi de 1000 - 1300 K.
3. În final, compozițiile de siliciu și germanium au o eficiență scăzută, dar o tehnici de fabricație bine stabilite. Funcționează la temperaturi de 1000 - 1300 K.

Proiectarea secolului XX

Termattaiks

Generatorul termoelectric Termattaiks 1925 se caracterizează prin pronunția complexă pentru numele și pe panoul frontal conține un voltmetru pentru a verifica tensiunea. Strictețea prin faptul de: dispozitivul este un încărcător de baterie pentru baterii cu plumb acid de 6,3 V. Se înțelege posibilitatea folosirii unui generator termoelectric direct ca mijloc de încălzire catozii tuburi de electroni.

Butonul de pe panoul frontal este furnizarea gazelor de ardere pentru a influența tensiunea de ieșire. Unii autori sugerează fluctuații mari, dar textul a exprimat deja punctul de vedere al stabilității acceptabil de generatoare termoelectrice. În consecință, posibilitatea de utilizare a acestora în contextul observația făcută evidentă.

Revista amatori wireless a sugerat că generatorul termoelectric este suficient de bun pentru a alimenta portabil postul de radio amatori în campaniile și expediții. În lipsa energiei electrice, se obține în cantități limitate, arderea de petrol, gaze naturale, cărbune, lemn.

Radio cu gaz

Exprimat mai sus ideea de putere de radio de la orice combustibil implementat deja în anii '30 ai generatorului termoelectric. O companie Cardiff Gas Light & Coca-Cola a lansat publicitatea relevantă. Inscripția „Generatorul termoelectric“ pentru prima dată, este în valoare. mostre anterioare incapatanare denumite în literatura de specialitate baterii, bateriile sau au rămas fără titlu. Reklamka spune, atunci când energia se termină, fluxul de gaz permite să asculte cele mai recente difuzat de radio oriunde în lume. Astfel de ori: Doza de cărbune, iar vestea este întotdeauna acolo.

Acest generator termoelectric este o putere portabil unitate de recepție și oferă un afișaj tensiune catod de 2 V, la un curent de ieșire de 0,5 A și o tensiune diagrama 120 V la un consum de curent 10 mA. Nota informațională broșura precizează că termocuplul nu oferă o mulțime de stres, dar pentru a obține mai multe conexiuni de sârmă, rămâne posibil să se obțină un rezultat satisfăcător.

Materialele cele mai de succes pentru generatorul termoelectric sunt considerate, conform producătorului, o combinație de nichel-nicrom. Coeficientul Seebeck pentru ele este de 40 mV / K, cu o temperatură de lucru până la 1000 K. Încălzirea receptorului, tensiunea a ajuns la 40 mV. Dacă termocupluri 50 conectate în serie, formează 2, care este suficient pentru încălzirea catozii tuburilor de electroni. 120 În 3000 a obținut includerea termocupluri într-un singur lanț.

lumina Ilici

Prezentat la lampa de imagine kerosen înconjurat de o nuanță a generatorului termoelectric este dezvoltat sub conducerea lui Ioffe. Acest produs este post-Stalin era, datat 1959 ani, vă permite să ascultați simultan la radio și să înregistreze rezumate confidențiale. Un prieten adevărat al lucrătorului subteran. Generatorul termoelectric produce amplitudinea tensiunii pentru încălzirea filamentului de 1,5 V la un curent de 125 mA, întregul dispozitiv 90 alimentează tensiunea de la un curent de 12 mA.

secolului XXI

Vești bune! În 2005, Jason Hopkins a demonstrat că eficiența generatorului termoelectric este capabil de a se apropia de idealul. Ne așteptăm noi produse în acest domeniu.