גנרטורים תרמו -אלקטריים: רדיו -איזוטופ ואחרים. עקרון הפעולה של מחוללי אנרגיה לשימוש תעשייתי. המכשיר שלהם

2024 מְחַבֵּר: Beatrice Philips | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 05:39

תחנות כוח תרמיות מוכרות בעולם כאופציה הזולה ביותר לייצור אנרגיה. אך קיימת אלטרנטיבה לשיטה זו הידידותית לסביבה - גנרטורים תרמו -אלקטריים (TEG).

מה זה?

גנרטור תרמו -אלקטרי הוא מכשיר שתפקידו להמיר אנרגיה תרמית לחשמל באמצעות מערכת של אלמנטים תרמיים.

הרעיון של אנרגיה "תרמית" בהקשר זה מתפרש בצורה לא נכונה, שכן חום פירושו רק שיטה להמרת אנרגיה זו.

TEG היא תופעה תרמו -אלקטרית שאוירה לראשונה על ידי הפיזיקאי הגרמני תומאס סייבק בשנות ה -20 של המאה ה -19 . תוצאת המחקר של סיבק מתפרשת כהתנגדות חשמלית במעגל של שני חומרים שונים, אך התהליך כולו מתקדם רק בהתאם לטמפרטורה.

מכשיר ועקרון הפעולה

עקרון הפעולה של גנרטור תרמו -אלקטרי, או, כפי שהוא נקרא גם, משאבת חום, מבוסס על הפיכת אנרגיית החום לאנרגיה חשמלית באמצעות אלמנטים תרמיים של מוליכים למחצה, המחוברים במקביל או בסדרה.

במהלך המחקר נוצר אפקט פלטייר חדש לחלוטין על ידי מדען גרמני , המציין כי חומרים שונים לחלוטין של מוליכים למחצה במהלך הלחמה מאפשרים לזהות את ההבדל בטמפרטורות בין הנקודות הרוחביות שלהם.

אבל איך אתה מבין איך המערכת הזו עובדת? הכל די פשוט, מושג כזה מבוסס על אלגוריתם מסוים: כאשר אחד האלמנטים מקורר והשני מחומם, אז נקבל את אנרגיית הזרם והמתח. המאפיין העיקרי שמבדיל את השיטה הספציפית הזו מהשאר הוא שניתן להשתמש כאן בכל מיני מקורות חום ., כולל כיריים, מנורה, אש או אפילו כוס עם תה שנמזג רק לאחרונה. ובכן, אלמנט הקירור הוא לרוב אוויר או מים רגילים.

כיצד פועלים הגנרטורים התרמיים הללו? הם מורכבים מסוללות תרמיות מיוחדות, העשויות מחומרים מוליכים, ומחליפי חום בטמפרטורות שונות של הצמתים התרמיים.

תרשים המעגלים החשמליים נראה כך: זוגות תרמיים של מוליכים למחצה, רגליים מלבניות של מוליכות מסוג n ו- p, צלחות מחוברות של סגסוגות קרות וחמות, כמו גם עומס גבוה.

בין ההיבטים החיוביים של המודול התרמו -אלקטרי, מצוין האפשרות להשתמש בהחלט בכל התנאים ., כולל טיולים, וחוץ מזה, קלות התחבורה. יתר על כן, אין בהם חלקים נעים, הנוטים להישחק במהירות.

והחסרונות כוללים רחוק מאוד בעלות נמוכה, יעילות נמוכה (כ 2-3%), כמו גם חשיבותו של מקור אחר שיספק ירידה בטמפרטורה רציונלית.

צריך לציין ש מדענים עובדים באופן פעיל על הסיכויים לשפר ולבטל את כל הטעויות בהשגת אנרגיה בדרך זו … ניסויים ומחקרים נמשכים לפיתוח הסוללות התרמיות היעילות ביותר שיסייעו להגדיל את היעילות.

עם זאת, קשה למדי לקבוע את אופטימליות האפשרויות הללו, מכיוון שהן מבוססות אך ורק על אינדיקטורים פרקטיים, מבלי שיש להן בסיס תיאורטי.

בהתחשב בכל החסרונות, כלומר בחוסר הלימוד של חומרים לסגסוגות תרמיות, די קשה לדבר על פריצת דרך בעתיד הקרוב.

יש תיאוריה שבשלב הנוכחי הפיזיקאים ישתמשו בשיטה חדשה טכנולוגית להחלפת סגסוגות בסגסוגות יעילות יותר, בנפרד עם הכנסת הננו -טכנולוגיה .יתר על כן, האפשרות להשתמש במקורות לא מסורתיים אפשרית. אז, באוניברסיטת קליפורניה, נערך ניסוי שבו הוחלפו סוללות תרמיות במולקולה מלאכותית מסונתזת, שפעלה כקלסר עבור מוליכים למחצה מיקרוסקופיים זהובים. על פי הניסויים שנערכו, התברר שרק הזמן יגיד את יעילות המחקר הנוכחי.

סקירת סוג

תלוי בשיטות לייצור חשמל, מקורות חום ו כל הגנרטורים התרמו -אלקטריים הם מכמה סוגים בהתאם לסוגי האלמנטים המבניים המעורבים.

דלק .חום מתקבל משריפת דלק, שהוא פחם, גז טבעי ושמן, וכן חום המתקבל משריפת קבוצות פירוטכניות (דמקה).

גנרטורים תרמו -אלקטריים אטומיים , שבו המקור הוא החום של כור אטומי (אורניום -233, אורניום -235, פלוטוניום -238, תוריום), לעתים קרובות כאן משאבה תרמית היא השלב השני והשלישי של ההמרה.

גנרטורים סולאריים לייצר חום מתקשרים סולאריים המוכרים לנו בחיי היום יום (מראות, עדשות, צינורות חום).

מפעלי מיחזור מייצרים חום מכל מיני מקורות, וכתוצאה מכך שחרור חום פסולת (פליטה וגזי פליטה וכו ').

רדיו -איזוטופ החום מתקבל על ידי ריקבון והתפצלות של איזוטופים, תהליך זה מאופיין בחוסר השליטה של הפיצול עצמו, והתוצאה היא מחצית החיים של היסודות.

גנרטורים תרמו -אלקטריים שיפוניים מבוססים על הפרש הטמפרטורה ללא כל הפרעה חיצונית: בין הסביבה לאתר הניסוי (ציוד מאובזר במיוחד, צינורות תעשייתיים וכו ') תוך שימוש בזרם ההתחלתי הראשוני. סוג המחולל התרמו-אלקטרי הנתון שימש עם ניצול האנרגיה החשמלית המתקבלת מאפקט Seebeck להמרה לאנרגיה תרמית על פי חוק ג'ול-לנץ.

יישומים

בשל יעילותם הנמוכה, גנרטורים תרמו -אלקטריים נמצאים בשימוש נרחב כאשר אין אפשרויות אחרות למקורות אנרגיה, כמו גם במהלך תהליכים עם מחסור חום משמעותי.

תנורי עץ עם גנרטור חשמלי

מכשיר זה מאופיין בנוכחות משטח אמייל, מקור חשמל, כולל תנור חימום. העוצמה של מכשיר כזה עשויה להספיק כדי לטעון מכשיר נייד או מכשירים אחרים באמצעות שקע מצית הסיגריות למכוניות . בהתבסס על הפרמטרים, ניתן להסיק כי הגנרטור מסוגל לפעול ללא תנאים רגילים, כלומר ללא נוכחות גז, מערכת חימום וחשמל.

גנרטורים תרמו -אלקטריים תעשייתיים

ביוליט הציגה דגם חדש לטיולים - תנור נייד שלא רק יחמם מזון, אלא גם יטעין את המכשיר הנייד שלכם. כל זה אפשרי הודות לגנרטור התרמו -אלקטרי המובנה במכשיר זה.

מכשיר זה ישמש אתכם בצורה מושלמת בטיולים, דיג או בכל מקום מרוחק מכל תנאי הציוויליזציה המודרנית.עבודתו של מחולל הביוליט מאופיינת בשריפת דלק, המועבר ברצף לאורך הקירות ומייצר חשמל. החשמל המתקבל יאפשר לך לטעון את הטלפון או להאיר את הנורית.

גנרטורים תרמו -אלקטריים רדיו -איזוטופיים

בהם מקור האנרגיה הוא חום, הנוצר כתוצאה מהתמוטטות המיקרואלמנטים. הם זקוקים לאספקה מתמדת של דלק, כך שיש להם עליונות על פני גנרטורים אחרים .עם זאת, חסרונם המשמעותי הוא שבמהלך הפעולה יש להקפיד על כללי בטיחות, מכיוון שיש קרינה מחומרים מיוננים.

למרות העובדה שההשקה של גנרטורים כאלה עלולה להיות מסוכנת, כולל למצב הסביבתי, השימוש בהם נפוץ למדי. לדוגמה, סילוקם אפשרי לא רק על כדור הארץ, אלא גם בחלל . ידוע כי מחוללי רדיו -איזוטופים משמשים לטעינת מערכות ניווט, לרוב במקומות בהם אין מערכות תקשורת.

יסודות קורט תרמיים

סוללות תרמיות משמשות כממירים, ועיצובן מורכב ממכשירי מדידה חשמליים המכוילים צלזיוס. השגיאה במכשירים כאלה משווה בדרך כלל ל 0.01 מעלות . אך יש לציין כי מכשירים אלה מיועדים לשימוש בטווח שבין הקו המינימלי של אפס מוחלט עד 2000 מעלות צלזיוס.

מחוללי חשמל תרמיים זכו לאחרונה לפופולריות רחבה בעת עבודה במקומות שקשה להגיע אליהם ונטולי מערכות תקשורת לחלוטין. מיקומים אלה כוללים את החלל, שבו מכשירים אלה משמשים יותר ויותר כספקי כוח חלופיים על גבי כלי רכב בחלל.

בקשר עם התפתחות ההתקדמות המדעית והטכנולוגית, כמו גם מחקר מעמיק בפיזיקה, השימוש בגנרטורים תרמו-אלקטריים ברכבים לשחזור אנרגיית החום צובר פופולריות על מנת לעבד חומרים המופקים ממערכות הפליטה של מכוניות.