Termoelektrisk generator

Termoelektrisk generator - är en anordning som tar emot elektrisk energi från värmen. En utmärkt källa till energi, tyvärr, kännetecknas av låg effektivitet. Dessutom är likströmmen konverterade transformatorer.

History of discovery

Seebeck upptäcktes i 1822 år (som andra data - 1820-1821), vid upphettning korsningen av olika material i en sluten krets ström flyter. omvandlingseffektivitet 3%. Trots en sådan olycklig figur, resultatet av den första termoelektriska generatorn konkurrerade med motorer av tiden ånga. Experimentera med plattorna av antimon och vismut, Seebeck mätningarna utförda galvanometer Shveyggera (induktor och magnetisk pil). Därför gjorde experimenten inte innan September 16, 1820. Den skenbara obetydlighet och oförklarliga händelser har tvingat forskare att vänta. Långsamt, undersöker sin egen upptäckt Seebeck gjort en rapport om det bara i 1823.

Av logiskt resonemang forskare föreslog att jordens magnetism förklaras av skillnaden i temperatur mellan ekvatorn och polerna. Manöver principen för en termoelektrisk generator förklaras magnetisk polarisation. Seebeck sökte viktprover, inklusive halvledare, och material är anordnade i en rad genom förmågan att avvisa magnetisk nål. Dessa data används (i raffinerad form) och idag för konstruktion av termoelektriska generatorer. Seebeck koefficient mäts i mV / K.

Som vetenskapsmän radioaktiva metaller, såsom Seebeck behandlade prover. Efter andra världskriget, när det blev känt att USA har en fantastisk nya vapen, det fanns en order med alla medel för att påskynda utvecklingen av kärnvapen. Fångar och bara praktiker nästan händer kolliderar bitar av radioaktiva stenar för att uppnå en kedjereaktion. De flesta dog snart.

Seebeck levande. Han tog händerna vismut och antimon, kortslutning och som Galvani hade en gång sett "animal el." Seebeck nästan trodde på sin egen underbara transcendenta förmågor, men hushållerska fick honom att tänka att anledningen proverna uppvärmd. När magikern karriär slutligen lämnade händerna på stora vetenskapsman, återvände han slutligen till fysik. Det visade sig, om metall dockan tätt och värmelampa avviker nålen ytterligare.

Initialt, förklaring av den observerade effekten och gav en ovanlig kallas magnetisk polarisation. Ur synvinkel moderna vetenskapen är svårt att förklara ett sådant läge, men om man tittar genom ögonen på hans samtida... i september 1820 Hans Oersted rapporteras till det vetenskapliga samfundet i Frankrike och Storbritannien om att öppna, revolutionen i nästa 100 år. Forskaren inte bråttom: märker konstigt beteende marina kompass, länge studerat, utvärderas och sedan skriva några progressiva tanke samtida... Ytterligare upptäckter föll följd:

1. Ohms lag.
2. Elektromagnet.
3. Elektrokompas.
4. Galvanometer.
5. Induktans.
6. Motor.

En lång lista över alla uppfinningar de närmaste 15 åren, men öppen Seebeck termoelektricitet var överraskande. Det är känt att Ohm används Georg par av vismut och antimon, för utmatning till den kända lagen kretsdelen. I dagarna av Seebeck existerade begreppet laddning, magnetism, elektricitet, kapacitet kondensator - och allt! Okända begrepp var potentialskillnader, strömmar, elektromagnetiska fält och deras intensitet. Detta har påverkat namnet på öppnandet av Seebeck.

Dagen före Malus, Fresnel, Jung och Brewster publicerade arbetet med polarisering av ljus. Detta fenomen undersöktes på grundval av islandsspat kristaller, infördes därefter termen axel (från det grekiska. - pol-axel). De magnetiska polerna visade Globe. Inte överraskande, Seebeck skrivs egen installation som ett konstigt namn. Spolen orienteras som en kompassnål planeten jorden.

Under året lyckades vi hitta rätt förklaring. Georg ohm med användning av ett termoelement som en stabiliserad spänningskälla för att öppna den kända lagen: sätter en skillnad fast temperatur över kokpunkten för vatten, och smältande is. Det är dags att öppna era av termoelektricitet.

Termoelektricitet utvecklingskoncept

När det stod klart att värmen inte kan direkt omvandlas till magnetism slutligen avvisade tanken att bilda fält av jordens värme utbrott vulkaner och magma kokande inuti. Jämföra erfarenheter Örsted och Seebeck har det vetenskapliga samfundet hittat rätt väg. För Georg Ohm termoelement som en termoelektrisk generator användes vid elektrolys (1831). Men termen förblev instabil. Man tror att de första termoelektriska generatorer dök upp i andra halvan av artonhundratalet. Betraktas som en laboratorie setup för att studera olika processer, kallades annorlunda.

Post- och telegraftidning närmare 1899 publicerade en artikel om inrättande av ett batteri för att strömförsörja 16 candela av glödlampor. I ugnen ugnens termoelement placerat, med tillräcklig spänning och ström. Kombinera tillförsel element i serie, var spänningen höjs. En parallell anslutning vid ökad ström. Varje termoelement är konstruerad genom användning av Seebeck (antimon - zink antimonid). Då har vi lärt oss Gyulhera batteri (förmodligen 1898).

Termen myntades för batteriet i Leyden krukor (kondensatorer) Benjamin Franklin.

Så i vetenskapliga kretsar seriekopplade termoelement dubbade termo. Man tror att den första enheten skapade Oe och Fourier 1823. De kombinerade Seebeck termo för kraftfull strömkälla. Vidareutveckling av konceptet var att leverera Leopoldo Nobili och Macedonio Melloni: för en serie experiment på studier av det infraröda spektrumet, skapade de en termisk multiplikator. Idén kom både efter att ha gjort progressiva förändringar i strukturen Shveyggera (1825).

Tanken med den första galvanometer effekten varv på tråden multiplicerat med deras antal. På samma sätt är det går "värmeeffekt" av termoelement. Apparaten är avsedd för hela studien av det infraröda spektrat på grund av mätningen av den producerade värmen, men senare konceptet låg till grund för skapandet av nya försörjningskällor. Indikator termoumnozhitelya blev en kompassnål.

Timeline av uppfinningar

Efter den första svalan Seebeck effekten har tillämpats och ytterligare. Patentet för användning av termoelektriska generatorer ersätta konventionella taget i 1843 av Moses Poole.

Pergeliometr att mäta solaktiviteten

Pergeliometr för mätning av solstrålningens intensitet i enlighet med den grad av uppvärmning av termoelementet. Claude Pouillet uppfann mellan 1837 och 1838 år anordning möjliggjorde forskare att räkna med hög noggrannhet solens konstanten 1228 W / kvm. m. pergeliometr inte ursprungligen var avsedda att användas som den termoelektriska generatorn. Individuella prestationer fungera som en stödstruktur för den fortsatta utvecklingen av branschen.

Vi ger information om uppfinningen, tagen från forskning av Dr Stones rapport levererade November 18, 1875. "Legeringarna uppvisar egenskaperna hos metaller kombinerade kraftfull än var och en av de enkla material individuellt. I sammansättningen av en del och två zink - antimon skillnad prov gav 22,7 potentialer. Potentialerna komponenterna tagna separat:

• Antimon - 7-10.
• Zink - 0,2.

Det enda undantaget var en legering av vismut och tenn. När kompositionen av hans 12 till 1, minskar potentialen 35,8-13,67. Jag hade turen att påbörja studier med ett par tyska silver (nickelrika) och järn. Den observerade EMF var inte bra. Sedan försökte jag Marcus legering bestående av 12 delar antimon, zink och 5 ett vismut. Resultatet blev sköra och med en uttalad kristallin struktur.

För att jämna ut dessa brister, tillade arsenik. Som ett resultat, upptäckt att en legering av antimon, arsenik, zink och tenn med en liten blandning uppvisar mycket större plasticitet i liknande termoelektriska egenskaper, som observeras i legeringen Marcus. Den andra delen av ett par nysilver. "

termisk batteri

Termostapel Marcus var lika med en tjugondel av Daniell cellen, vilket ger 55 mV DC. Negativ "en inför" fungerade som en legering av koppar, zink och nickel i förhållandet 10: 6: 6, utseendet liknar en nickelsilver; positivt - förening av antimon, zink och vismut i förhållandet 12: 5: 1. Enligt «El i människans tjänst», 3: e upplagan 1896, maj 1864 Marcus vann med Wien vetenskapliga samfundet för en termoelektrisk generator. Strukturerad hut termoelement på toppen av det uppvärmda metallbandet förenade. Den nedre delen av kylvattnet. Tyvärr legeringarna i luft snabbt oxideras till en grand ökning av ohmsk kontaktmotstånd.

bidrag till Becquerel

Det är inte känt när föddes termoelektrisk generator Edmond Becquerel, men historikerna hittills öppning för perioden 1867-1868 år. Dess struktur är bildad av övergången sulfid koppar och nickel silver. I bilden: en proximal behållare pumpas kallt vatten i långt - glödande gas. Spänningstermoelektrisk generator filmade med spiralterminaler.

termoelektrisk generator Klemonda

Om termoelektriska generatorer Dr. Sten sade: "Användningen av järn ger en fin effekt som är förskjuten en snabb röstning av produkten."

• Den termoelektriska generatorn (förmodligen 1874 frågan) Klemonda och Moore konstruerad av zink antimonide och rent järn speciellt för elektrolys ändamål. Uppvärmd anordning tillät en timme för att erhålla omkring uns koppar, konsumerar 6 kubikfot gas. Den användes för plätering metallprodukter. Gasregulator termoelektrisk generator ändrar storleken av den resulterande elektrisk ström. Figuren sedd från de översta sektorer av zink antimonide, triangulära blad blad - järn.
• Under 1789 visade termoelektrisk generator Klemonda mycket bättre. När det inre motståndet av 15,5 ohm gav spänningen 109 V vid en ström av 1,75 A, förbrukar 22 pounds per timme av kol. föreningar omkopplingsspänningen minskade till 54 V. termoelektrisk generatorströmmen ökas till 3,5 A. Uppvärmd kol ugnskonstruktion höjd under 2,5 meter i diameter inom en mätare som liknar kallare moderna processorer som finns utanför många järn vingar. Gaser passera innanför Raskalov zink antimonide. Av enskilda meddelanden som utfärdas termoelement 20 generator en spänning.
• Termoelektrisk generator Noa (förmodligen i 1874) är mer som en modern turbinvärmekraftverk i formen. Den centrala delen av brännaren termpopar värms och kyls kringutrustning genom strålning och konvektion. Denna relativt lilla likhet Klemonda generator med inre motstånd av 0,2 ohm, beräknat på spänning på 2 V och 128 som består av termoelement. Effektiviteten hos den termoelektriska generatorn är kraftigt reducerad nickelsilver mellanliggande kontakter avleda värme. Moderna termoelektriska generatorer med användning av p-n-övergång utan mellanliggande mellan halvledare material.
• Bärbar termoelektrisk generator Hawke (förmodligen 1874) är avsedd för 110 mV (en tiondel Daniell cell) och som ingår 30 termoelement med halvor förenade platinatråd längd 1,2 inches. Bunsenbrännare är starkt påminner och kall ände nedsänkt i vatten. Designen är starkt påminner uppfinning Noe och mindre Klemonda. Den viktigaste skillnaden ligger i kommersiell produktion av produkter för mass antal konsumenter. Generatorer sålde två och tre, placeras på ett enhetligt sätt.
• Kol termoelektrisk generator som uppfanns av Harry Barringer och upphovsrätter är säkrade genom patent US434428 med 1890.

batteri Gyulhera

Förra året i uppfanns XIX-talet. Historiker daterar den till 1898. 50 termoelement tillåtna spänning av 1,5 V vid en ström på 3 A och den inre resistansen på 0,5 ohm. För dessa ändamål spenderas varje timme 5 kubikfot gas. Enligt forskare skulle instrumentet producera en bra tre gånger med identiska flöde.

Naturlig experiment visade en genomsnittlig livslängd på 200 timmar, även om ett prov tillbringade 500 äntligen hittat en kopia, som tjänstgjorde under två år. 1903, en tidning som publiceras information om offentliga rättegångar Gyulhera batteri. Under den tända brännaren termo värmas tills spänningen nådde 3,5 V. Sedan stänga av enheten och visas på egenskaper efter avslutad gastillförseln. Om spänningen sjunker till 1,5 V, stoppas strömmen abrupt. slutsats:

- stabila termiska spänningar att på grund av den avsevärda värmetröghet. Temperaturförändringar sker långsamt, försiktigt sänkt spänning under kylning.

Men en liknande meddelande mer Poggendorff rådde George Omu använda termo istället för Voltas stapel. Gyulhera batteri visat sig populär i början av XX-talet. Till exempel Lihaysky University rapporterar att en ny metallurgisk laboratorium 1905 köpte tre termo Scott och en - Gyulhera.

Designen liknar en föråldrad radiatorer idag. Dessa finns i offentliga byggnader, byggda och utrustade i Sovjetunionen. Denna bärbara enhet: på varje sida är ett T-format handtag för transport.

bärbar generator

Bärbar termoelektrisk generator Sudras liknar till utseendet oljefiltret av lastbilen. För att få den värme som krävs för att antända gasbrännare. Det förblev ytterst lite information om enheten. I upplagor av 1898 fann en gemensam rättegång informationsprodukter med ovan nämnda text:

"Professor Kolrauh observerats i 70 att den termoelektriska generatorspänningen beroende av antalet par som ingår i serie. Detta bekräftas av experiment på strukturer Klemonda, Noe och Sudras, som tillverkas och säljs under de senaste 20 åren. De ger 2, 4, 6 och 8 volt, som har, respektive, 36, 72, 108 och 144 par i kompositionen. Det framgår att spänningen är exakt proportionell mot det totala antalet. Sudras konstruerad exempelvis består av 720 medlemmar. Som man kan förvänta sig, den resulterande spänningen var 40 V, förmågan att stödja förbränningen av urladdningslampan. "

Anteckningen uppgav att nybörjare elektriker har rätt att ta fotot lämnas till provet till exempel en kommersiellt framgångsrik produkt. Termoelektrisk generator Shudr tillverkas i storlekar 6, för strömmar på 1,3 - 2,5 A vid en spänning av 3 - 8,5 V, beroende på storleken och antalet element.

XX-talet

I XX-talet de flesta termoelektriska generatorer som levereras med patentet, och bränslegasen har blivit. En egenskap hos den undersökta perioden i teorin försöker förklara den observerade fenomenet. Den första beräknade effektiviteten i termoelektriska generatorer Reilly, även om resultatet var fel. Under 1909 och 1911 gjordes försök att ge en teoretisk studie av material: Altenkirch visade att termoelektriska material bör ha en stor Seebeck koefficient och låg ohmsk kontaktmotstånd för minska värmeförlusterna.

Roligt, men används idag för att skapa kraftfulla enheter halvledare kvar utanför Seebeck intressen helt fokusera på rena metaller och legeringar. I dessa material, enligt den Wiedemann-Franz lag-Lorentz förhållande till värmeledningen för elektriska betraktas som konstant. Lämpliga metaller för termoelement erkända metaller, där koefficienten maximala Seebeck.

Betydande utveckling inom området för syntes skedde under perioden av det 30: e året av halvledare med värdena för Seebeck koefficient överstiger 100 mV / K. Som ett resultat, efter andra världskriget (1947) dök upp på scenen generator M. Telkes med en effektivitet av 5%. Ett par år Loffe utvecklade teorin om halvledartermoelement. Tyvärr intressen stormakterna höll inte, inte omedelbart inser att halvledare utgör en stor potential. I 1956 godu Joffe och kollegor visade att alltför stort förhållande mellan termisk och elektrisk ledningsförmåga minskas smältmaterial med olika föreningar. På grund av den stora militärt värde, har många utvecklingar förblivit under wraps, till exempel RCA studie.

Modern generator sluts mellan en sandwich av keramiska plattor göt p och n halvledare. När man skapar ett önskat temperaturdifferentialanordning producerar energi. Keramik anses värdig elektrisk isolator men leder värme, vilket bevisar framgångsrika nämnda struktur. Vakuumet på ena sidan Uppvärmd sol och å andra sidan - kylda glans stjärnor termoelektriska generator fantastiska visar temperaturskillnaden mellan ytorna. Vilket naturligtvis kommer att öka uteffekten. Därför är det en bra källa till näring, enkelt och bekvämt för alla rymdföremål.

I början av 60-talet från yttre rymden termoelektricitet ned långsamt till jorden. Föredraget inom medicin och började studera planetens yta (inklusive mineraler). De viktigaste fördelarna med den nya tekniken började lätta, tillförlitlighet, utan rörliga delar, tyst och nackdelar - en avsevärd kostnad och låg effektivitet (tidigare 5%). Den ungefärliga beräkning av möjligheten att använda nya material:

1. Närvaro av luft antas spegla kolvätet.
2. På rörliga objekt i första hand sparar utrymme. I detta fall är energidensiteten av det flytande bränslet 50 gånger högre blyackumulatorer eller batterier.
3. Följaktligen, när effektiviteten för de termoelektriska halvledare än 2% av deras användning blir motiverad. Och olja bränns långsamt, vilket minskar den totala vikten av föremålet.

I vissa fall, värme termoelektrisk generator lyckas bära radioaktiva isotoper, öppnar nya horisonter. En sådan källa användes på Voyager (1977) och arbetade i över 17 år. Med de stigande priserna på olja (krisen 1973), vände den amerikanska regeringen sin uppmärksamhet mot nya energikällor: avloppsvatten urladdningskraftfulla företag som har enorm potential. De studier adresserade intressanta saker: halvledarsupraledning vid relativt höga temperaturer (150 - 170 K) för att förbättra egenskaperna hos termoelementen. Senare ansträngningar fokuserat på att sätta tillståndet hos elementet basen av germanium och kisel.

Öppen idag termoelektriska material som konventionellt uppdelade i tre grupper av driftstemperatur:

1. Vismuttellurid och legeringar visar bästa kvalitetsindikatorer vid 450 K.
2. Tellurider och blylegeringar uppvisar reducerade prestanda, men vid temperaturer av 1000 - 1300 K.
3. Slutligen, kisel och germanium kompositioner har låg effektivitet, men en väl etablerade tillverkningstekniker. Arbeta vid temperaturer 1000 - 1300 K.

Design av XX-talet

Termattaiks

Termoelektrisk generator Termattaiks 1925 kännetecknas av komplexa uttal för namn och på frontpanelen innehåller en voltmeter för att kontrollera spänningen. Stränghet av det faktum av: anordningen är en batteriladdare för blybatterier av 6,3 V. Menas möjligheten att använda en termoelektrisk generator direkt som organet för upphettning av katoderna hos elektronrör.

Frontpanelen ratten levererar förbränningsgaser för att påverka utspänningen. Vissa författare föreslår stora svängningar, men texten har redan uttryckt uppfattningen av godtagbar stabilitet termoelektriska generatorer. Följaktligen möjligheten att deras användning i samband med observationen gjordes uppenbara.

Amateur Wireless tidningen föreslog att den termoelektriska generatorn är tillräckligt bra för att driva den bärbara amatörradiostation i kampanjer och expeditioner. I frånvaro av elektricitet, är det som erhölls i begränsade mängder, brinnande olja, gas, kol, trä.

gas radio

Uttryckts ovan idé av radioeffekt från något bränsle som redan genomförts i 30-talet av den termoelektriska generatorn. Ett företag Cardiff Gas Light & Coke släppte relevanta annonser. Inskriptionen "termoelektrisk generator" för första gången är värd. Tidigare prover envist kallas i litteraturen batterier, batterier eller förblev utan en titel. Reklamka säger när energin tar slut, medger gasflödet att lyssna på den senaste radiosändning som helst i världen. Sådana tider: Dos av kol, och nyheten är alltid där.

Denna termoelektrisk generator är en bärbar enhet mottagare kraft och ger en display katodspänning av 2 V vid en utström på 0,5 A och en spänning diagram 120 V vid strömförbrukning 10 mA. Informations not till broschyren anges att termo inte ger en hel del stress, men för att få fler ledningsanslutningar, är det fortfarande möjligt att uppnå ett tillfredsställande resultat.

De mest framgångsrika materialen för den termoelektriska generatorn betraktas, enligt tillverkaren, en kombination av nickel-kromnickellegering. Seebeck koefficient för dem är 40 mV / K, med en arbetstemperatur upp till 1000 K. Värmer upp mottagaren, nådde spänningen 40 mV. Om termoelement 50 anslutna i serie, bildar två, vilket är tillräckligt för att värma katoderna hos de elektronrör. 120 I 3000 erhållen inkluderandet av termoelement i en enda kedja.

ljus Iljitj

Presenteras på bilden fotogenlampan omgiven av en nyans av den termoelektriska generatorn är utvecklat under ledning av Ioffe. Denna produkt är post-Stalin-eran, daterad 1959 år, gör det möjligt att samtidigt lyssna på radio och spela in konfidentiella sammanfattningar. En sann vän av den underjordiska arbetstagaren. Termoelektrisk generator producerar spänningsamplitud för uppvärmning av glödtråden av 1,5 V vid en ström av 125 mA, hela anordningen 90 matar spänningen vid en ström på 12 mA.

XXI århundradet

Goda nyheter! År 2005 Jason Hopkins visat att effektiviteten hos den termoelektriska generatorn kan komma närmare idealet. Vi väntar på nya produkter inom detta område.