Termoelektrik elektr energetika generatorlari nima?

Thermoelektrik elektr energetiklari nima?

Thermoelektrik generatorning ta'rifini

Thermoelektrik generator (TEG) - bu Seebeck effekti yordamida issiqlik energiyasini elektr energiyasiga o‘tkazuvchi qurilma. Seebeck effekti - bu ikki turli konduktorlar yoki konduktorlar orqali shakllanadigan temperaturaning farqi bo‘lganda elektr potentsialining farqini yaratish holatidir. TEG-lar hech qanday harakat qiluvchi qismlarga ega bo‘lmagan solid-state qurilmalar hisoblanadi va uzoq muddat davom etgan holda xizmatda ishlay oladi. TEG-lar zavodlar, avtomobillar, elektr stansiyalari va hatta inson tanasi issiqligidan ishlov berilgan issiqlikni foydali elektr energiyasiga aylantirish uchun ishlatilishi mumkin. TEG-lar radiyoizotoplar yoki quvib yuritish issiqligini issiqlik manbalari sifatida ishlatib, sensorlar, bevosita transmettorlar va kosmik apparatlarni energiyalash uchun ham ishlatilishi mumkin.

Ishlash printsipi

Thermoelektrik generator ikkita asosiy komponentdan iborat: thermoelektrik materiallar va thermoelektrik modullar.

Thermoelektrik materiallar - bu Seebeck effektini ko'rsatadigan materiallar, ya'ni temperaturaning farqi bo'lganda elektr voltajini yaratadigan materiallar. Ular n-tur va p-tur materiallargacha bo'linadi. N-tur materiallardagi elektronlar ortiqcha, p-tur materiallardagi elektronlar kam. Metal elektrodlar bilan seriyaning bir qatoriga ulanganda, bu materiallar termokuple yaratab, bu esa thermoelektrik generatorning asosiy birlik hisoblanadi.

Thermoelektrik modul - bu bir nechta termokuplarni elektr jihatidan seriyaning bir qatoriga, issiqlik jihatidan parallel ravishda ulangan qurilma. Thermoelektrik modul ikkita tomoniga ega: issiq tomon va sovuq tomon. Agar issiq tomon issiqlik manbasiga, sovuq tomon esa issiqlik siljishiga muvofiqlashtirilsa, modulning ichida temperaturaning farqi yaratiladi, bu esa elektr jarayonini chetkiy yukni energiyalash uchun yoki batareya tuzilishini zarfli deb ishlatish uchun imkoniyat beradi. Thermoelektrik modulning voltaj va energiya chiqishi termokupllarning soni, temperaturaning farqi, Seebeck koeffitsienti, materiallarning elektr va issiqlik qarshi qilishiga bog'liq.

Thermoelektrik generatorning samaradorligi - bu elektr energiya chiqishi va issiqlik kirishining nisbatini belgilaydi. Bu samaradorlik Carnot samaradorligi, ya'ni ixtiyoriy ikki temperaturani orasidagi istalgan issiqlik motorining maksimal samaradorligi chegarasida cheklanadi. Carnot samaradorligi quyidagicha ifodalangan:

bu yerda Tc sovuq tomonning temperaturasi, Th esa issiq tomonning temperaturasi.

Thermoelektrik generatorning haqiqiy samaradorligi Joule issiqlik, issiqlik uzilishi va issiqlik izlashi kabi arzonlar sababli Carnot samaradorligidan ancha past bo'ladi. Thermoelektrik generatorning haqiqiy samaradorligi termoelektrik materiallarning qiymat sohovori (ZT) ga bog'liq, bu esa materialning termoelektrik maqsadlar uchun samaradorligini o'lchovchi o'lchovsiz parametr hisoblanadi. Qiymat sohovori quyidagicha ifodalangan:

bu yerda α Seebeck koeffitsienti, σ elektr o'tish qobiliyati, κ issiqlik o'tish qobiliyati, T esa mutlaq temperatura.

Qiymat sohovori yuqori bo'lsa, thermoelektrik generatorning samaradorligi ham yuqori bo'ladi. Qiymat sohovori materiallarning ichki (elektron va fonon transporti kabi) va tashqi (dozlangan daraja va geometriya kabi) xususiyatlari bilan bog'liq. Termoelektrik materiallar tadqiqotlari maqsadi yuqori Seebeck koeffitsientiga, yuqori elektr o'tish qobiliyatiga va pastki issiqlik o'tish qobiliyatiga ega bo'lgan materiallarni topish yoki dizayn qilishdir, bu xususiyatlar kabi talablar ko'pincha inkonsistent bo'lishi mumkin.

Umumiy materiallar

• Bismut tellurid (Bi2Te3) va uning legirleri

• Quritma tellurid (PbTe) va uning legirleri

• Skutteruditlar

• Half-Heusler komplekslar

Ishlatilish sohalar

• Sovalish qurilmalar

• Ishlov berilgan issiqlikdan elektr energiya olingi

• Radiyoizotoplardan elektr energiya olingi

 Muammolar

• Past samaradorlik

• Yuqori narx

• Issiqlik boshqaruv

• Sistema integratsiyasi

Kelingayotgan yo'nalishlar

• Yangi termoelektrik materiallar

• Rivojlangan termoelektrik modullar

• Innovatsion termoelektrik sistemalar

Xulosa

Thermoelektrik generatorlar - bu Seebeck effekti yordamida issiqlik energiyasini elektr energiyasiga o‘tkazuvchi qurilmalar. Thermoelektrik generatorlar kompaktnost, ishonchli, cho‘g‘ilmasiz va to'g'ridan-to'g'ri o‘tkazish kabi afzalliklarga ega. Thermoelektrik generatorlar sovalish qurilmalar, ishlov berilgan issiqlikdan va radiyoizotoplardan elektr energiya olingi kabi turli sohalarda ishlatilishi mumkin. Lekin, thermoelektrik generatorlar amaliy ishlatish uchun yengilashtirish kerak bo'lgan past samaradorlik, yuqori narx, issiqlik boshqaruv va sistema integratsiyasi kabi muammolarga ega. Thermoelektrik generatorlar tadqiqot va rivojlanish uchun kelingayotgan yo'nalishlari yangi termoelektrik materiallar, rivojlangan termoelektrik modullar va innovatsion termoelektrik sistemalar. Thermoelektrik generatorlar turli sektorlarda va holatlarda energiya o'tkazish va olingish uchun juda katta potentsialga ega.