Termoelektrický generátor

Termoelektrický generátor - je zariadenie, ktoré prijíma elektrickú energiu z tepla. Vynikajúcim zdrojom energie, bohužiaľ, je charakterizovaný nízkou účinnosťou. Okrem toho, že jednosmerný prúd je prevedený transformátory.

História objavu

Seebeck objavil v roku 1822 (ako ostatné údaje - od 1820 do 1821), pri zahrievaní spojenie rôznych materiálov v uzavretom okruhu prúd. Účinnosť konverzie 3%. Hoci také mizerné obrázku, výsledok prvého termoelektrického generátora súťažil s parnými strojmi času. Experimenty s doskami antimónu a bizmutu, meranie Seebeckův vykonané galvanometrického Shveyggera (induktor a magnetická šípkou). Preto pokusy nezačala pred 16. septembra 1820. Zdanlivá bezvýznamnosť a nevysvetliteľné udalosti donútili vedca čakať. Pomaly, skúmanie vlastné objav Seebeck tiež správu o tom až v roku 1823.

Podľa logické uvažovanie výskumník navrhol, že zemský magnetizmus možno vysvetliť tým rozdielom teplôt medzi rovníkom a pólmi. Princíp fungovania termoelektrického generátora je vysvetlené magnetickú polarizáciu. Seebeck skúmané vzorky hmotnosť vrátane polovodičov a materiály sú usporiadané v rade na základe schopnosti odmietnuť magnetickú ihlu. Tieto dáta sú využívané (vo vycibrenej forme) a dnes pre stavbu termoelektrických generátorov. Koeficient Seebeck sa meria v mV / K.

Ako vedci rádioaktívne kovy, ako Seebeckův spracovaných vzoriek. Po druhej svetovej vojne, kedy vyšlo najavo, že Spojené štáty majú ohromujúci nové zbrane, tam bol rozkaz všetkými prostriedkami k urýchleniu vývoja jadrových zbraní. Väzni a len experimentátori prakticky ruky konfliktných kusy rádioaktívnych hornín dosiahnuť reťazovú reakciu. Najviac čoskoro zomrel.

Seebeck nažive. Vytiahol ruky bizmutu a antimónu, skrat a ako Galvani kedysi sledoval "zvieracie elektrinu." Seebeck skoro veril vo svojich nádherných transcendentný schopnosťami, ale gazdiná ho myslím, že dôvod, prečo sa vzorky sa zahrievajú. Keď kúzelník kariéra konečne opustil ruky veľkého vedca, vrátil sa konečne k fyzike. Ukázalo sa, v prípade, že kov dok pevne a ohrievacie lampa, ihla odchyľuje ešte ďalej.

Spočiatku vysvetlenie pozorovaného účinku a dal neobvyklý názvom magnetickej polarizácie. Z pohľadu modernej vedy, je ťažké vysvetliť takej pozícii, ale keď sa pozriete očami svojich súčasníkov... v septembri 1820 Hans Oersted hlásených na vedeckej komunity vo Francúzsku a Veľkej Británii k začatiu revolúcie v budúcom 100 rokov. Vedec nemala ponáhľať: všimol podivné správanie námornej kompas, dlho študoval, vyhodnotené, a potom napísať pár progresívne myšlienkové súčasníkov... Ďalšie objavy padol postupnosť:

1. Ohmov zákon.
2. Elektromagnet.
3. Elektrokompas.
4. Galvanometer.
5. Indukčnosť.
6. Motor.

Dlhý zoznam všetkých vynálezov v najbližších 15 rokov, ale open Seebeck thermoelectricity bolo prekvapujúce. Je známe, že Ohm používa Georg dvojica bizmutu a antimónu, pre výstup na známej časti právo obvodu. V dňoch Seebeck existovala predstava, náboj, magnetizmus, elektrina, kondenzátorom - a to všetko! Neznáme pojmy boli prípadné rozdiely, prúdov, elektromagnetických polí a ich intenzita. To ovplyvnilo názov otvorenia Seebeck.

V predvečer Malus, Fresnelove, Jung a Brewster publikoval prácu na polarizáciu svetla. Tento jav bol skúmaný na základe islandský krištáľ kryštálov, potom predstavil termín os (z gréčtiny. - tyč os). Magnetické póly vykazovali Globe. Niet divu, že Seebeck pripísať vlastnú inštaláciu ako podivným menom. Cievka je orientovaný ako strelka kompasu planéte Zem.

V priebehu roka sa nám podarilo nájsť správne vysvetlenie. Georg ohmov pomocou termočlánku ako stabilizovaného zdroja napätia pre otvorenie známy zákon: nastaví rozdiel pevné teploty cez bodom varu vody a topiaceho sa ľadu. Je čas otvoriť éru thermoelectricity.

Vývoj thermoelectricity concept

Keď bolo jasné, že teplo nie je schopný priamo premenený na magnetizmu, nakoniec odmietol myšlienku vytvorenia pole tepla erupciu sopky a magma varu vnútri Zeme. Ak porovnáme skúsenosti Oersted a Seebeck, vedecká komunita našla správnu cestu. Pre Georg Ohm termočlánok ako termoelektrického generátora bol použitý pri elektrolýze (1831). Ale termín stále nestabilná. Predpokladá sa, že prvý termoelektrické generátory sa objavili v druhej polovici XIX storočia. Považovaný za laboratórne nastavenia pre štúdium rôzne procesy, boli nazvané inak.

Poštové a telegrafné časopis bližšie k 1899 publikoval článok o zriadení batérie pre napájanie 16 kandel žiaroviek. V peci umiestnený termočlánok pec, s dostatočným napätím a prúdom. Kombináciou dodávky prvkov v sérii, je napätie bol zvýšený. Paralelné pripojenie zvýšenej prúdu. Každý termočlánok je konštruovaný pomocou Seebeck (antimón - zinok antimonide). Potom sme sa naučili Gyulhera batérie (pravdepodobne v roku 1898).

Termín razil pre batérie Leyden pohárov (kondenzátory) Benjamin Franklin.

Tak vo vedeckých kruhoch zapojeným termoelektrické články daboval thermopile. Predpokladá sa, že prvé zariadenia vytvorené OE a Fourier v roku 1823. Oni sa spojili Seebeck termoelektrický za silného zdroja energie. Ďalší vývoj tohto konceptu bolo dodávať Leopoldo NOBILI a Macedonia Melloni: pre sériu experimentov na štúdium infračerveného spektra, ktoré vytvoril tepelný násobič. Nápad prišiel aj po vykonaní postupné zmeny v štruktúre Shveyggera (1825).

Myšlienka prvý galvanometer účinok závitov drôtu vynásobený ich počtu. Rovnako tak to bude "tepelnej energie" z termočlánkov. Zariadenie je určené pre celú štúdiu infračerveného spektra v dôsledku merania vyrobeného tepla, ale neskôr koncept bol základom pre vytvorenie nových zdrojov dodávok. Indikátor termoumnozhitelya stal magnetka.

Časová os vynálezov

Po prvom prehltnutí bola aplikovaná Seebeckův efekt a ďalšie. Patent pre využitie termoelektrických generátorov nahradiť konvenčné prijatá v roku 1843 Moses Poole.

Pergeliometr merať slnečnú aktivitu

Pergeliometr pre meranie slnečného intenzity žiarenia v závislosti na stupni ohrevu termočlánku. Claude Pouillet vynašiel medzi 1837 a 1838 rokov zariadenia povolené vedca počítať s vysokou presnosťou slnečné konštantu 1228 W / sq. m. pergeliometr nie je pôvodne určený pre použitie ako termoelektrického generátora. Jednotlivé výsledky slúžia ako nosné konštrukcie pre ďalší rozvoj tohto odvetvia.

Dávame detailov vynálezu, prevzaté z prieskumu správy doktora Stonea dodanej 18.listopadu 1875. "Zliatiny vykazujú vlastnosti kovov v kombinácii silnejší, než každý z jednoduchých materiálov jednotlivo. V zložení jednej strane a dvoma zinok - antimón rozdiel vzorka sa získa 22,7 potenciálov. Potenciály zložiek oddelene:

• Antimón - 7-10.
• Zinok - 0,2.

Jedinou výnimkou bol zliatiny bizmutu a cínu. Ak je zloženie jeho 12-1, potenciál sa zníži z 35,8 na 13,67. Mal som to šťastie začať štúdia s dvojicou nemeckého striebra (nikel-bohaté) a železo. Pozorovaná EMF nebol veľký. Potom som sa pokúsil Marcus zliatina skladajúci sa z 12 dielov antimónu, zinku a 5 1 bizmutu. Výsledkom bola krehká a s výraznou kryštalickou štruktúrou.

Pre vyhladenie na tieto nedostatky, pridaný arzén. V dôsledku toho zistili, že zliatina antimón, arzén, zinok a cín s malou prímesou vykazuje oveľa väčšie plasticita v podobných termoelektrických vlastností, ktoré sú pozorované v zliatine Marcus. Druhá časť dvojicou alpaky. "

tepelný akumulátor

Thermopile Marcus rovná jednu dvadsatinu Daniell bunky, pričom 55 mV DC. Negatívne "obkladom" slúžil ako zliatiny medi, zinku a niklu v pomere 10: 6: 6, podobný vzhľad ako niklové striebro; Pozitívne - zlúčenina antimónu, zinku a bizmutu v pomere 12: 5: 1. Podľa «elektrinu v službách človeka», 3. vydanie 1896, v máji 1864 Marcus vyhral viedenskej vedeckej komunity pre termoelektrický generátor. Štruktúrované chata termočlánok v hornej časti ohriateho kovového pásiem. Spodná časť chladiacej vody. Bohužiaľ, zliatiny na vzduchu rýchlo oxiduje na veľké zvýšenie ohmického odporu.

príspevok k Becquerel

Nie je známe, kedy sa narodil termoelektrický generátor Edmond Becquerel, ale historici datujú otvor pre obdobie 1867-1868 rokov. Jeho štruktúra je tvorená prechodového sulfidu medi a niklu striebra. Na obrázku: proximálna nádržka čerpá studenú vodu do ďaleko - žiarové. Napätie termoelektrický generátor natočená so špirálovými terminály.

termoelektrický generátor Klemonda

O termoelektrických generátorov Dr. kameňa uviedol: "Využívanie železa dáva pekný efekt, ktorý je offset rýchlu koróziu výrobku."

• Termoelektrický generátor (pravdepodobne 1874 vydanie) Klemonda a Moore zhotovené z antimonide zinočnatého a čistého železa, najmä na účely elektrolýzu. Vyhrievané zariadenie nechá jednu hodinu sa získa o oz medi, náročné 6 kubických stôp plynu. Bol použitý na pokovovanie kovových výrobkov. regulátor plynu termoelektrický generátor zmení veľkosť výsledného elektrického prúdu. Postava, ako je zrejmé z vrcholu sektorov antimonide zinku, trojuholníkové listových čepelí - železo.
• V roku 1789, termoelektrický generátor Klemonda vyzerala omnoho lepšie. Keď je vnútorný odpor 15,5 ohmov dal napätie 109 V pri prúde 1,75 A, konzumovať 22 libier za hodinu uhlia. Zlúčeniny spínacie napätie znížená na 54 V. termoelektrický generátor prúdu zvýši na 3,5 A. Vykurovaný uhlím pece konštrukčná výška pod 2,5 metrov v priemere v rámci jedného metra pripomínajúce chladnejších moderné procesory obsahovali okrem mnohých železných krídlach. Plyny prechádzajú vnútri Raskalov zinku antimonide. Jednotlivými správami vydanými termoelektrické články 20 generátora 1 vysokého napätia.
• Termoelektrický generátor Noah (pravdepodobne v roku 1874) je skôr ako moderné turbíny tepelných elektrární vo forme. Stredná časť horáka termpopar zahrievať tak ochladzovať periférií prostredníctvom radiácie a konvekcia. Tento relatívne malý podobnosť Klemonda generátor s vnútorným odporom 0,2 ohmov, počítané na napätie 2 V a 128 pozostáva z termočlánkov. Účinnosť termoelektrického generátora je značne znížená alpaka medzistanici kontakty odvádzanie tepla. Moderné termoelektrické generátory používajúce p-n-prechodu bez uprostred medzi polovodiče materiálov.
• Portable termoelektrický generátor Hawke (pravdepodobne v roku 1874) je určený pre 110 mV (jedna desatina Daniell bunky) a sú zahrnuté 30 teploty s dĺžkou polovice Spojené platinový drôt 1.2 palcov. Bunsen horák silne pripomína aj studenú koniec ponorený vo vode. Konštrukcia je silne pripomína vynález Noe a menej Klemonda. Zásadný rozdiel spočíva v komerčnej výrobe produktov pre masové rady spotrebiteľov. Generátory predal dva a tri, ktoré na jednotnom základe.
• Coal termoelektrický generátor vynájdená Harry Barringer a autorské práva sú zaistené patentové US434428 1890.

batérie Gyulhera

V minulom roku z vynájdený v XIX storočí. Historici datujú do roku 1898. 50 termočlánky nechá napätie 1,5 V pri prúde 3 A a vnútorný odpor 0,5 ohmov. Pre tieto účely sa vynakladajú každú hodinu 5 kubických stôp zemného plynu. Podľa výskumníkov, prístroj by produkovať dobré trikrát identickým prietoku.

Prirodzený experiment ukázal priemernú životnosť 200 hodín, aj keď jedna vzorka strávil 500 konečne našiel kópiu, ktorý slúžil na dva roky. V roku 1903, časopis vydávaný informácie o verejných skúšok Gyulhera batérie. Počas osvetleným termočlánku horáka zahrievaná, kým napätie dosiahne na 3,5 V. Vypnite prístroj a prezerať na vlastnostiach po ukončení dodávok plynu. V prípade, že napätie klesne na 1,5 V, prúd sa náhle zastavil. záver:

- stabilné tepelná napätie, že v dôsledku značného tepelnú zotrvačnosť. Zmeny teploty dochádza pomaly a opatrne znižuje napätie v priebehu chladenia.

Avšak, podobne ako oznámenie viac Poggendorff, radil George Omu použiť termočlánok miesto galvanického článku. Gyulhera batérie ukázalo sa populárne na začiatku XX storočia. Napríklad Lihaysky University uvádza, že nová metalurgická laboratórium v ​​roku 1905 kúpil tri Thermopile Scotta a jeden - Gyulhera.

Konštrukcia sa podobá zastarané kúrenie radiátor dnes. Tie sa nachádzajú vo verejných budovách, konštruované a vybavené v ZSSR. Tento prenosný prístroj: na každej strane je rukoväť v tvare písmena T pre prepravu.

prenosný generátor

Portable termoelektrický generátor Sudras podobá vzhľadu olejový filter vozíka. Pre získanie teplo potrebné pre zapálenie plynového horáka. To zostalo veľmi málo informácií o zariadení. V edíciách 1898 našli spoločnú skúšobnú informačných produktov s vyššie uvedeným textom:

"Profesor Kolrauh pozorovalo u 70, že termoelektrické napätie generátora v závislosti od počtu párov zahrnuté do série. To je potvrdené experimenty na štruktúrach Klemonda, Noe a śūdrové, vyrábané a predávané v priebehu posledných 20 rokov. Poskytujú 2, 4, 6 a 8 voltov, ktoré majú, v uvedenom poradí, 36, 72, 108 a 144 párov v zložení. Je vidieť, že napätie presne priamo úmerná celkovému počtu. Śūdrové konštruovaná inštancie, sa skladá zo 720 členov. Ako sa dalo očakávať, výsledné napätie bolo 40 V, schopnosť podporovať spaľovanie výbojky. "

Poznámke uvedené, že nováčik elektrikár má právo vziať fotografiu poskytne vzorka, napríklad komerčne úspešný produkt. Termoelektrický generátor Shudr vyrábané vo veľkostiach 6, pri prúde 1,3 - 2,5 A pri napätí 3 - 8,5 V, v závislosti od veľkosti a počtu prvkov.

XX storočia

V XX storočia, väčšina termoelektrických generátorov dodané s patentom, a vykurovací plyn stal. Znakom posudzovaného teoreticky obdobia pokúsi vysvetlenie pozorovaného javu. Prvý vypočíta účinnosť termoelektrické generátory Reilly, aj keď výsledok bol zlý. V roku 1909 a 1911 boli vykonané pokusy o získanie teoretické štúdium materiálov: Altenkirch ukázali, že termoelektrické materiály by mali mať veľký Seebeckův koeficient a nízky ohmický odpor na zníženie tepelných strát.

Funny, ale dnes používajú na vytvorenie výkonnej prístroja polovodiče zostali mimo záujmy Seebeck úplne sústrediť na čistých kovov a zliatin. V týchto materiálov, v závislosti na Wiedemann-Franz zákon-Lorentz vzťahu k vedeniu tepla elektrických považované za konštantné. Vhodné kovy pre termočlánky uznávaných kovov, kde je maximálna Seebeckův koeficient.

Významné vývoj v oblasti syntézy došlo v období 30. roku polovodičov s hodnotami Seebeckovým koeficient vyšší ako 100 mV / K. Výsledkom je, že po druhej svetovej vojne (1947) sa objavil na scéne generátora M. Telkes s účinnosťou 5%. Pár rokov loffe vyvinul teóriu polovodičových termočlánkov. Bohužiaľ, záujmy veľmocí nesúhlasil, však okamžite uvedomiť, že polovodiče predstavujú veľký potenciál. V roku 1956 godu Joffe a kolegovia ukázali, že príliš veľký pomer tepelnej a elektrickej vodivosti sa znížila tavenie materiálov s rôznymi zlúčeninami. Vzhľadom k veľkému vojenskému hodnoty, mnoho vývoj zostal pod pokrievkou, napríklad, študovať RCA.

Moderné generátor je uzavretá medzi sendvič keramických dosiek ingotov p a n polovodiče. Pri vytváraní požadovaného teplotného rozdielu zariadenie produkuje energiu. Keramika je považovaný hodné izolátor, ale vedie teplo, čo dokazuje úspešnú uvedenú štruktúru. Podtlak na jednej strane, zahriate slnkom a na druhej strane - chladené lesku hviezdy termoelektrického generátora fantastické ukazuje teplotný rozdiel medzi povrchmi. Čo samozrejme zvýši výkon. Preto je dobrým zdrojom výživy, ľahké a pohodlné pre všetkých kozmických objektov.

Na začiatku 60. rokov z vesmíru thermoelectricity pomaly zostúpila na zem. Prednostné oblasti medicíny a začal študovať povrch planéty (vrátane minerálnych látok). Medzi hlavné výhody novej technológie začali zmierniť, spoľahlivosť, žiadne pohyblivé časti, tichý a nevýhody - značné náklady a nízku účinnosť (predtým 5%). Približný výpočet uskutočniteľnosti použitie nových materiálov:

1. Prítomnosť vzduchu sa predpokladá, že odrážajú uhľovodík.
2. Na pohybujúce sa objekty v prvom rade šetrí miesto. V tomto prípade je hustota energie kvapalného paliva 50 krát vyššia olovených akumulátorov alebo batérií.
3. V dôsledku toho, keď je účinnosť termoelektrických polovodičov ako 2% ich použitie stane oprávnené. A olej je spálené pomaly, čo znižuje celkovú hmotnosť objektu.

V niektorých prípadoch, kúrenie termoelektrický generátor zvláda niesť rádioaktívne izotopy, otvára nové obzory. Takýto zdroj bol použitý na Voyager (1977) a pracoval viac ako 17 rokov. S rastúcimi cenami ropy (kríza z roku 1973), americká vláda obrátila svoju pozornosť na nové zdroje energie: vypúšťanie odpadových vôd silné podniky majú obrovský potenciál. Štúdia určené zaujímavé veci: polovodičový supravodivosť pri relatívne vysokých teplotách (150 - 170 K) na zlepšenie vlastností termočlánkov. Neskoršie úsilie zameral na uvedenie do stavu prvku základne germánia a kremíka.

Otvorená dnes termoelektrické materiály všeobecne rozdelené do troch skupín po prevádzková teplota:

1. Bizmutu Telluride a zliatiny vykazujú najlepšie ukazovatele kvality pri 450 K.
2. Telurid a olovené zliatiny vykazujú zníženie výkonu, ale pri teplotách 1000 - 1300 K.
3. A konečne, kremíka a germánia prostriedky majú nízku účinnosť, ale dobre zavedený výrobnej techniky. Pracujú pri teplotách 1000 - 1300 K.

Design XX storočia

Termattaiks

Termoelektrický generátor Termattaiks 1925 sa vyznačuje tým, komplexné výslovnosť pre menom a na prednom paneli obsahuje voltmeter pre kontrolu napätia. Prísnosť sa tým, z: zariadenie je nabíjacie batérie pre batérie olovo-kyselín a 6,3 V. Sa myslí možnosť použitia termoelektrického generátora priamo ako prostriedok pre zahrievanie katódy elektrónok.

Gombík Predný panel dodáva spaľovacie plyny ovplyvňovať výstupné napätie. Niektorí autori navrhujú veľké výkyvy, ale text sa už vyjadril názor, prijateľné stability termoelektrických generátorov. V dôsledku toho je možnosť ich použitia v súvislosti s pozorovaním objasnená.

časopis Amateur Wireless naznačil, že termoelektrický generátor je dosť dobré pre napájanie prenosného rádioamatérskej stanice v kampaniach a expedície. V neprítomnosti elektrickej energie, je získaná v obmedzenom množstve, spaľovanie ropy, zemného plynu, uhlie, drevo.

plyn radio

Vyjadril nad myšlienkou rozhlasového energie z akéhokoľvek paliva realizované už v 30. rokoch termoelektrického generátora. Spoločnosť Cardiff Gas Light & Coke uvoľní príslušnú reklamu. Nápis "termoelektrický generátor" Prvýkrát stojí za to. Predchádzajúce vzorky tvrdošijne nazývané v literatúre batérií, alebo zostali bez titulu. Reklamka hovorí, keď energia vyčerpá, prúd plynu umožňuje, aby si vypočuť poslednú rozhlasového vysielania kdekoľvek na svete. Takéto časy: Dávka uhlie, a správa je vždy k dispozícii.

Tento termoelektrický generátor je prenosná pohonná jednotka prijímača a je vybavený displejom katóda napätie 2 V na výstupný prúd 0,5 A a napätie 120 V diagrame na spotrebe prúdu 10 mA. Informačná poznámka k letáku uvedené, že termoelektrický nedáva veľa stresu, ale získať viac drôtových spojov, je aj naďalej možné dosiahnuť uspokojivý výsledok.

sú považované za úspešné materiály pre termoelektrického generátora, podľa výrobcu, kombinácia nikel-nichrómu. Seebeckův koeficient je pre nich 40 mV / K, s pracovnou teplotou až 1000 K. Zahriatie prijímač, napätie dosiahne 40 mV. Ak termočlánky 50, zapojených do série, tvoria 2, čo je dosť pre vykurovanie katódy elektrónok. 120 V 3000 získala začlenenie termočlánkov v jednom reťazci.

light Iľjič

Prezentované na fotografiu petrolejové lampy obklopené tieni termoelektrického generátora je vyvíjaný pod vedením Ioffe. Tento produkt je post-Stalin éra, datované 1959 rok, umožňuje súčasne počúvať rádio a nahrávať dôverný charakter. Naozajstný priateľ podzemné pracovníka. Termoelektrický generátor vyrába amplitúdy napätia pre vyhrievanie vlákno 1,5 V pri prúde 125 mA, celé zariadenie 90 privádza napätie na prúd 12 mA.

XXI storočia

Dobré správy! V roku 2005, Jason Hopkins ukázalo, že účinnosť termoelektrického generátora je schopný sa dostať bližšie k ideálu. Čakáme na nové produkty v tejto oblasti.