থার্মোইলেকট্রিক পাওয়ার জেনারেটর কি?

থার্মোইলেকট্রিক পাওয়ার জেনারেটর কি?

থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর সংজ্ঞা

থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর (TEG) হল এমন একটি ডিভাইস যা সি-বেক প্রভাব ব্যবহার করে তাপ শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। সি-বেক প্রভাব হল এমন একটি ঘটনা যা দুটি ভিন্ন পরিবাহী বা পরিবাহী সারিতে তাপমাত্রার পার্থক্য থাকলে তৈরি হয়, যা একটি বৈদ্যুতিক বিভব পার্থক্য তৈরি করে। TEG হল কোনো চলমান অংশ ছাড়া সলিড-স্টেট ডিভাইস যা দীর্ঘ সময় ধরে নির্বাপিত এবং নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে পারে। TEG বিভিন্ন উৎস থেকে অপচয় তাপ সংগ্রহ করতে ব্যবহার করা যায়, যেমন শিল্প প্রক্রিয়া, গাড়ি, পাওয়ার প্ল্যান্ট, এমনকি মানুষের শরীরের তাপ, এবং তা ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপাদন করা যায়। TEG রেডিওআইসোটোপ বা সৌর তাপ ব্যবহার করে দূরবর্তী ডিভাইস যেমন সেন্সর, ওয়্যারলেস ট্রান্সমিটার এবং মহাকাশযানের জন্য বিদ্যুৎ সরবরাহ করতে ব্যবহার করা যায়।

কাজের নীতি

একটি থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর দুটি প্রধান উপাদান নিয়ে গঠিত: থার্মোইলেকট্রিক উপকরণ এবং থার্মোইলেকট্রিক মডিউল।

থার্মোইলেকট্রিক উপকরণ হল এমন উপকরণ যা সি-বেক প্রভাব দেখায়, তাপমাত্রার পার্থক্য থাকলে বৈদ্যুতিক ভোল্টেজ উৎপন্ন করে। এগুলি দুটি প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়: n-টাইপ এবং p-টাইপ। N-টাইপ উপকরণে অতিরিক্ত ইলেকট্রন থাকে, আর p-টাইপ উপকরণে ইলেকট্রন অভাব থাকে। যখন এগুলি ধাতু ইলেকট্রোড সাথে সিরিজে সংযুক্ত করা হয়, তখন এগুলি একটি থার্মোকাপল গঠন করে, যা একটি থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটরের মৌলিক একক।

একটি থার্মোইলেকট্রিক মডিউল হল এমন একটি ডিভাইস যা বহু থার্মোকাপল সিরিজে বৈদ্যুতিকভাবে এবং তাপীয়ভাবে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত করে গঠিত। একটি থার্মোইলেকট্রিক মডিউলে দুটি পাশ থাকে: গরম পাশ এবং ঠাণ্ডা পাশ। যখন গরম পাশটি একটি তাপ উৎসের সাথে সংযুক্ত হয় এবং ঠাণ্ডা পাশটি একটি তাপ সিঙ্কের সাথে সংযুক্ত হয়, তখন মডিউলের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য তৈরি হয়, যা বৈদ্যুতিক পরিবাহী সারিতে বিদ্যুৎ প্রবাহ তৈরি করে। এই বিদ্যুৎ বহিরাগত লোড বা ব্যাটারি চার্জ করতে ব্যবহার করা যায়। একটি থার্মোইলেকট্রিক মডিউলের ভোল্টেজ এবং শক্তি উত্পাদন নির্ভর করে থার্মোকাপলের সংখ্যা, তাপমাত্রার পার্থক্য, সি-বেক সহগ, এবং উপকরণের বৈদ্যুতিক এবং তাপীয় রোধের উপর।

একটি থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটরের দক্ষতা হল তাপ ইনপুটের তুলনায় বৈদ্যুতিক শক্তি উত্পাদনের অনুপাত। এই দক্ষতা কার্নোট দক্ষতা দ্বারা সীমাবদ্ধ, যা দুটি তাপমাত্রার মধ্যে যেকোনো তাপ ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য দক্ষতা। কার্নোট দক্ষতা নিম্নরূপ দেওয়া হয়:

যেখানে Tc হল ঠাণ্ডা পাশের তাপমাত্রা, এবং Th হল গরম পাশের তাপমাত্রা।

বিভিন্ন লোস যেমন জুল তাপ, তাপীয় পরিবহন, এবং তাপীয় রেডিয়েশনের কারণে থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটরের প্রকৃত দক্ষতা কার্নোট দক্ষতার চেয়ে অনেক কম। থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটরের প্রকৃত দক্ষতা থার্মোইলেকট্রিক উপকরণের ফিগার অফ মেরিট (ZT) এর উপর নির্ভর করে, যা একটি মাত্রাহীন প্যারামিটার যা থার্মোইলেকট্রিক প্রয়োগের জন্য উপকরণের পারফরম্যান্স মাপে। ফিগার অফ মেরিট নিম্নরূপ দেওয়া হয়:

যেখানে α হল সি-বেক সহগ, σ হল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, κ হল তাপীয় পরিবাহিতা, এবং T হল পরম তাপমাত্রা।

ফিগার অফ মেরিট যত বেশি, থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটরের দক্ষতা তত বেশি। ফিগার অফ মেরিট উপকরণের দুটি ধরনের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে: অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য (যেমন ইলেকট্রন এবং ফোনন পরিবহন) এবং বহির্নিহিত বৈশিষ্ট্য (যেমন ডোপিং স্তর এবং জ্যামিতি)। থার্মোইলেকট্রিক উপকরণ গবেষণার লক্ষ্য হল এমন উপকরণ খুঁজে বা ডিজাইন করা যা উচ্চ সি-বেক সহগ, উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, এবং কম তাপীয় পরিবাহিতা রয়েছে, যা প্রায়শই বিরোধী দাবি হিসাবে দেখা যায়।

সাধারণ উপকরণ

• বিসমাথ টেলুরাইড (Bi2Te3) এবং তার যৌগ

• লিড টেলুরাইড (PbTe) এবং তার যৌগ

• স্কাটারুডাইটস

• হাফ-হেউলার যৌগ

প্রয়োগ

• কুলিং ডিভাইস

• অপচয় তাপ থেকে শক্তি উৎপাদন

• রেডিওআইসোটোপ থেকে শক্তি উৎপাদন

 সমস্যাসমূহ

• কম দক্ষতা

• উচ্চ খরচ

• তাপীয় ব্যবস্থাপনা

• সিস্টেম সংযোজন

ভবিষ্যতের দিকনির্দেশনা

• নতুন থার্মোইলেকট্রিক উপকরণ

• উন্নত থার্মোইলেকট্রিক মডিউল

• নতুন ধারণার থার্মোইলেকট্রিক সিস্টেম

সংক্ষিপ্তসার

থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর হল এমন ডিভাইস যা সি-বেক প্রভাব ব্যবহার করে তাপ শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর প্রচলিত শক্তি উৎপাদন পদ্ধতির তুলনায় অনেক সুবিধা রয়েছে, যেমন কম আকার, নির্ভরযোগ্যতা, নির্বাপিত কাজ, এবং সরাসরি রূপান্তর। থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর বিভিন্ন ক্ষেত্রে বিভিন্ন প্রয়োগ রয়েছে, যেমন কুলিং ডিভাইস, অপচয় তাপ থেকে শক্তি উৎপাদন, এবং রেডিওআইসোটোপ থেকে শক্তি উৎপাদন। তবে, থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর প্রায়শই কিছু সমস্যা এবং সীমাবদ্ধতা সম্মুখীন হয়, যা প্রাকৃতিক ব্যবহারের জন্য অতিক্রম করা প্রয়োজন, যেমন কম দক্ষতা, উচ্চ খরচ, তাপীয় ব্যবস্থাপনা, এবং সিস্টেম সংযোজন। থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর গবেষণা এবং উন্নয়নের ভবিষ্যতের দিকনির্দেশনা হল নতুন থার্মোইলেকট্রিক উপকরণ, উন্নত থার্মোইলেকট্রিক মডিউল, এবং নতুন ধারণার থার্মোইলেকট্রিক সিস্টেম। থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর বিভিন্ন ক্ষেত্র এবং পরিস্থিতিতে শক্তি রূপান্তর এবং সংগ্রহের জন্য বিশাল সম্ভাবনা রয়েছে।