ژنراتورهای ترموئлектریک: اصول، مواد و کاربردها

ژنراتور ترمیک (TEG) داسې دیوایس دی چې دحرارتې انرژی ته دبریښنا انرژی بدلوي او دSeebeck اثر په کارولو سره. دSeebeck اثر داسې پدیده دی چې ددوه مختلف مادې یا دمدار لړۍ کې دحرارتې فرق وجود لري، چې دبریښنا پتانسیال فرق جوړوي. TEGs دصلبې حالت دیوایسو دي چې دلاړوالو مخونه نه لري او بیا هم ورته او دوامداره کاري کوي. TEGs دپرتله حرارتې دواړه په کارولو سره کارول کيږي، مثلاً دصنعتي پروسې، موټرو، دبریښنا پلانټونو او دانسانو دبد حرارتې، او ددا دانرژی دبریښنا انرژی ته بدلولو کې کارول کيږي. TEGs هم ددورنۍ دیوایسو دکارولو لپاره کارول کيږي، مثلاً دسنسورونو، بیسیم خبرونکو او فضاپیماو له لارې، او درادیوایزوتوپونو یا شمسی حرارتې په کارولو سره.

دترمیک ژنراتور څومره کار کوي؟

دترمیک ژنراتور دوه اصلي مركبات لري: دترمیک مادې او دترمیک ماډولونه.

دترمیک مادې داسې مادې دي چې دSeebeck اثر راوباسې، چې داسې معنی دی چې دحرارتې گراديانت ته دبریښنا ولټول جوړوي. دترمیک مادې ددوه ډولونه وي: n-ډول او p-ډول. دn-ډول مادې دالکترونونو زیاتې لري، او دp-ډول مادې دالکترونو کمې لري. که دn-ډول ماده او دp-ډول ماده دمتلۍ سیرې دمعیاری الکتروډونو په کې دسریال کې تړاو شي، ددې دترمیک کاپل جوړوي، چې دترمیک ژنراتور داساسي واحد دی.

دترمیک ماډول دیوایس دی چې دزیاتې دترمیک کاپلونو دسریال کې دبریښنا او دحرارتې دپراALLEL کې تړاو لري. دترمیک ماډول دوه طرفې لري: یو دگرمې طرفه او یو دسردې طرفه. که دگرمې طرفه دحرارتې سورس ته واخلې شي او دسردې طرفه دحرارتې سنک ته واخلې شي، دماډول په اړه دحرارتې فرق جوړوي، چې دسیرې دجریانونو ته دجریان لري. دجریان دبریښنا لوډ یا بیټرۍ دشارژولو لپاره کارول کيږي. دترمیک ماډول دولټولی او دبریښنا پاونر دیوالي دترمیک کاپلونو تعداد، دحرارتې فرق، دSeebeck ضریب، او دمواد دبریښنا او دحرارتې مقاومت په اساس دی.

دترمیک ژنراتور دکارولو کارکوونکی ددې داستازه دی چې دبریښنا انرژی دحرارتې سورس ته دحرارتې انرژی ته دنسبې. دترمیک ژنراتور دکارولو کارکوونکی دCarnot کارکوونکی ته محدوده دی، چې دهرې دحرارتې موتور دکارولو کارکوونکی دموخې دمقدار. دCarnot کارکوونکی په دې توګه دی:

ηCarnot=1−ThTc

که Tc دسردې طرفې دحرارتې وي او Th دگرمې طرفې دحرارتې وي.

دترمیک ژنراتور دواکتلی کارکوونکی دCarnot کارکوونکی څخه زېر دی چې دJoule ګرمول، دحرارتې کندو، او دحرارتې ریډییشن وړاندې دی. دترمیک ژنراتور دواکتلی کارکوونکی دZT دشمارې دمقدار په اساس دی، چې دترمیک کارولو لپاره دمواد دکارکوونکی دپیژندلو غیربعدی پارامیتر دی. دZT دشمارې په دې توګه دی:

ZT=κα2σT

که α دSeebeck ضریب، σ دبریښنا کندو، κ دحرارتې کندو، او T دمطلق حرارتې وي.

دZT دشمارې لوړه، دترمیک ژنراتور دکارکوونکی لوړه. دZT دشمارې دداخلي خصوصیتونو (مثلاً دالکترون او دفونونو ترانسپورټ) او دخارجي خصوصیتونو (مثلاً ددوبونو سطح او ډول) په اساس دی. دترمیک مادې دپیژندلو هدف دی چې مواد جوړ کړي یا دیزاین کړي چې دSeebeck ضریب لوړه، دبریښنا کندو لوړه، او دحرارتې کندو کمې لري، چې دغه اغلب دیوامل کې دی.

دترمیک مادې دکومې عامه دی؟

دترمیک مادې په سه ډولونه کې تقسیم کیږي: میتالونه، سیمیکنډکټرونه، او پیچلو مركبات.

دمیتالونو دبریښنا کندو لوړه کیږي، که دSeebeck ضریب کمې او دحرارتې کندو لوړه وي، ددا دZT دشمارې کمې دی. دمیتالونو دترمیک ماډولونو کې دالکتروډونو یا دکنکشنونو په توګه کارول کیږي.

دسیمیکنډکټرونو دبریښنا کندو او دSeebeck ضریب متوسطه کیږي، که دحرارتې کندو لوړه وي، ددا دZT دشمارې متوسطه دی. دسیمیکنډکټرونو په دوبونو کې دn-ډول یا p-ډول مواد جوړ کیږي چې دکیرې مقدار او موبیلیټي مختلف دی. دسیمیکنډکټرونو په لوړه حرارتې کې (زه 200°C په لاندې) دترمیک مادې په توګه کارول کیږي.

دپیچلو مركبات دبریښنا کندو کمې کیږي، که دSeebeck ضریب لوړه او دحرارتې کندو کمې وي، ددا دZT دشمارې لوړه دی. دپیچلو مركبات عادة دزیاتې عنصرې په کې ددې ځای دی چې دواحدې مختلف دی، چې دکامپلکس الکترونیکی بانډ سټروکټور او دفونونو سکټرینګ مکانيزمونه جوړوي چې دترمیک کارکوونکی لوړه کوي. دپیچلو مركبات په لوړه حرارتې کې (زه 200°C په څخه لوړه) دترمیک مادې په توګه کارول کیږي.

دترمیک مادې دکومې نمونې دی:

• دبيسموت تیلورایډ (Bi2Te3) او داسې آلیګ: دغه دلوړه حرارتې کې (زه 200°C په لاندې) دترمیک مادې دکومې عامه دی، مثلاً دسرودونو او دپرتله حرارتې له لارې دبریښنا تولید. دBi2Te3 دپیچلو سټروکټور لري چې دBi2 او Te3 اټمې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپیچلو سټروکټور لري چې دپی......