ਥਰਮੋਈਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ: ਸਿਧਾਂਤ, ਸਾਮਗ੍ਰੀ ਅਤੇ ਵਿਚਾਰਾਵਲਾਂ
ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ (TEG) ਇੱਕ ਉਪਕਰਣ ਹੈ ਜੋ ਸੀਬੈਕ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਗਰਮੀ ਦੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਸਕੇ। ਸੀਬੈਕ ਪ੍ਰਭਾਵ ਇੱਕ ਘਟਨਾ ਹੈ ਜੋ ਦੋ ਅਲੱਗ-ਅਲੱਗ ਕੰਡਕਟਾਰਾਂ ਜਾਂ ਕੰਡਕਟਾਰਾਂ ਦੇ ਸਰਕਿਟ ਵਿਚ ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਦੇ ਅੰਤਰ ਦੇ ਵਿਚ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਦੇ ਨਾਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵੋਲਟੇਜ ਦਾ ਅੰਤਰ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। TEGs ਸੋਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਉਪਕਰਣ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਕੋਈ ਗਤੀ ਵਾਲੀ ਹਿੱਸੇ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਅਤੇ ਉਹ ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਲਈ ਚੁਪਚਾਪ ਅਤੇ ਯੋਗਦਾਨ ਦੇਣ ਦੇ ਸਹਾਰੇ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ। TEGs ਵਿੱਚ ਵਿਧੁਤ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਉਤਪਾਦਨ ਕਰਨ ਲਈ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸੋਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। TEGs ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸੋਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਵਿੱਧੀਕ ਪ੍ਰਕਿਰੀਆਂ, ਕਾਰਾਂ, ਬਿਜਲੀ ਗ੍ਰਿਹ, ਅਤੇ ਮਨੁੱਖੀ ਸਰੀਰ ਦੀ ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਉਤਪਾਦਨ ਕਰਨ ਲਈ ਵੀ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। TEGs ਨੂੰ ਸੈਂਸਾਰ, ਵਾਇਰਲੈਸ ਟ੍ਰਾਂਸਮੀਟਰ, ਅਤੇ ਸਪੇਸਕ੍ਰਾਫਟ ਵਾਂਗ ਦੂਰ ਦੇ ਉਪਕਰਣਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨ ਲਈ ਵੀ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਊਰਜਾ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਰੇਡੀਓਅਈਸੋਟੋਪਾਂ ਜਾਂ ਸੂਰਜੀ ਗਰਮੀ ਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।
ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ?
ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਦੋ ਮੁੱਖ ਹਿੱਸਿਆਂ ਨਾਲ ਬਣਿਆ ਹੋਇਆ ਹੈ: ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਅਤੇ ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੋਡਿਊਲ।
ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਸੀਬੈਕ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਉਹ ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਗ੍ਰੈਡੀਏਂਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵੋਲਟੇਜ ਉਤਪਾਦਨ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੋ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦੇ ਹੋਣ ਸਕਦੇ ਹਨ: n-ਟਾਈਪ ਅਤੇ p-ਟਾਈਪ। n-ਟਾਈਪ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਾਂ ਦੀ ਵਧੀ ਹੋਈ ਸੰਖਿਆ ਰੱਖਦੇ ਹਨ, ਜਦੋਂ ਕਿ p-ਟਾਈਪ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਾਂ ਦੀ ਕਮੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇਕ n-ਟਾਈਪ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਅਤੇ ਇਕ p-ਟਾਈਪ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਮੈਟਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਸੀਰੀਜ ਵਿੱਚ ਜੋੜੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਉਹ ਇੱਕ ਥਰਮੋਕੌਪਲ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਦਾ ਮੁੱਖ ਯੂਨਿਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੋਡਿਊਲ ਇੱਕ ਉਪਕਰਣ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਥਰਮੋਕੌਪਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲੀ ਸੀਰੀਜ ਵਿੱਚ ਅਤੇ ਥਰਮਲੀ ਵਿੱਚ ਪੈਰਲਲ ਜੋੜੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇੱਕ ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੋਡਿਊਲ ਦੋ ਪਾਸੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਗਰਮ ਪਾਸਾ ਅਤੇ ਠੰਢਾ ਪਾਸਾ। ਜਦੋਂ ਗਰਮ ਪਾਸਾ ਗਰਮੀ ਦੇ ਸੋਹਾਗ ਨਾਲ ਅਤੇ ਠੰਢਾ ਪਾਸਾ ਗਰਮੀ ਦੇ ਸਿੱਕਣ ਨਾਲ ਸਹਾਰੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਮੋਡਿਊਲ ਦੇ ਵਿਚੋਂ ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਦਾ ਅੰਤਰ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਦੇ ਨਾਲ ਸਰਕਿਟ ਵਿੱਚ ਐਕਸਟ੍ਰਾ ਵਹਿਣ ਲੱਗਦਾ ਹੈ। ਐਕਸਟ੍ਰਾ ਨੂੰ ਇਕਸਟਰਨਲ ਲੋਡ ਦੇ ਸਹਾਰੇ ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਆਪੂਰਤੀ ਕਰਨ ਲਈ ਜਾਂ ਬੈਟਰੀ ਚਾਰਜ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੋਡਿਊਲ ਦਾ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਪਾਵਰ ਆਉਟਪੁੱਟ ਥਰਮੋਕੌਪਲਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਦੇ ਅੰਤਰ, ਸੀਬੈਕ ਗੁਣਾਂਕ, ਅਤੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਅਤੇ ਥਰਮਲ ਰੇਜਿਸਟੈਂਸਿਲ ਦੇ ਉੱਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ।
ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਦੀ ਕਾਰਵਾਈ ਦਾ ਅਰਥ ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਊਰਜਾ ਦੇ ਆਉਟਪੁੱਟ ਅਤੇ ਸੋਹਾਗ ਦੀ ਗਰਮੀ ਦੇ ਇਨਪੁੱਟ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਹੈ। ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਦੀ ਕਾਰਵਾਈ ਕਾਰਨੋਟ ਕਾਰਵਾਈ ਦੁਆਰਾ ਸੀਮਿਤ ਹੈ, ਜੋ ਕਿਸੇ ਵੀ ਹੈਟ ਇਨਜਨ ਲਈ ਦੋ ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਵਿਚ ਕਾਰਵਾਈ ਦੀ ਸਭ ਤੋਂ ਵਧੀਆ ਸੰਭਵ ਕਾਰਵਾਈ ਹੈ। ਕਾਰਨੋਟ ਕਾਰਵਾਈ ਇਸ ਰੂਪ ਦੀ ਹੈ:
ηCarnot=1−ThTc
ਜਿੱਥੇ Tc ਠੰਢਾ ਪਾਸਾ ਦਾ ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਹੈ, ਅਤੇ Th ਗਰਮ ਪਾਸਾ ਦਾ ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਹੈ।
ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਦੀ ਵਾਸਤਵਿਕ ਕਾਰਵਾਈ ਕਾਰਨੋਟ ਕਾਰਵਾਈ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਘਟਿਆ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਨੁਕਸਾਨ, ਜਿਵੇਂ ਜੌਲ ਹੀਟਿੰਗ, ਥਰਮਲ ਕਨਡੱਕਸ਼ਨ, ਅਤੇ ਥਰਮਲ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਵਗੈਰਾ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਦੀ ਵਾਸਤਵਿਕ ਕਾਰਵਾਈ ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਫਿਗਰ ਆਫ ਮੈਰਿਟ (ZT) ਉੱਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਇੱਕ ਮਾਤਰਾ ਰਹਿਤ ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਹੈ ਜੋ ਕਿਸੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੀ ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਅਤੇ ਥਰਮਲ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਗੁਣਾਂਕ ਦੀ ਮਾਪ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਫਿਗਰ ਆਫ ਮੈਰਿਟ ਇਸ ਰੂਪ ਦਾ ਹੈ:
ZT=κα2σT
ਜਿੱਥੇ α ਸੀਬੈਕ ਗੁਣਾਂਕ ਹੈ, σ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਕੰਡਕਟਿਵਿਟੀ ਹੈ, κ ਥਰਮਲ ਕੰਡਕਟਿਵਿਟੀ ਹੈ, ਅਤੇ T ਮੁਲਤਵਿਕ ਟੈਮਪਰੇਚਰ ਹੈ।
ਫਿਗਰ ਆਫ ਮੈਰਿਟ ਜਿਤਨਾ ਵੱਧ ਹੋਵੇਗਾ, ਉਤਨੀ ਵੱਧ ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਜੈਨਰੇਟਰ ਦੀ ਕਾਰਵਾਈ ਹੋਵੇਗੀ। ਫਿਗਰ ਆਫ ਮੈਰਿਟ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਅੰਦਰੂਨੀ ਗੁਣ (ਜਿਵੇਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਅਤੇ ਫੋਨਨ ਟ੍ਰਾਂਸਪੋਰਟ) ਅਤੇ ਬਾਹਰੀ ਗੁਣ (ਜਿਵੇਂ ਡੋਪਿੰਗ ਲੈਵਲ ਅਤੇ ਜੀਓਮੈਟ੍ਰੀ) ਦੇ ਉੱਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਖੋਜ ਦਾ ਉਦੇਸ਼ ਉਹ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਲੱਭਣਾ ਜਾਂ ਡਿਜਾਇਨ ਕਰਨਾ ਹੈ ਜਿਨਾਂ ਦਾ ਸੀਬੈਕ ਗੁਣਾਂਕ ਵੱਧ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਕੰਡਕਟਿਵਿਟੀ ਵੱਧ, ਅਤੇ ਥਰਮਲ ਕੰਡਕਟਿਵਿਟੀ ਘੱਟ ਹੈ, ਜੋ ਕਈ ਵਾਰ ਵਿਰੋਧੀ ਲੋੜਾਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ।
ਕਿਹੜੇ ਕੰਮਿਆਂ ਥਰਮੋਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਹਨ?
