เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริก (TEG) เป็น 'อุปกรณ์พลังงานอิสระ' ชนิดหนึ่งซึ่งมีคุณสมบัติ การแปลงอุณหภูมิเป็นไฟฟ้า . ในโพสต์นี้เราได้เรียนรู้เล็กน้อยเกี่ยวกับแนวคิดนี้และค้นหาว่าเราจะใช้มันเพื่อผลิตไฟฟ้าจากความร้อนและเย็นได้อย่างไร
TEG คืออะไร
ในบทความก่อนหน้านี้ของฉันฉันได้อธิบายแนวคิดที่คล้ายกันเกี่ยวกับ วิธีทำตู้เย็นขนาดเล็กโดยใช้อุปกรณ์ Peltier
อุปกรณ์ Peltier นั้นเป็น TEG ที่ออกแบบมาสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากอุณหภูมิที่แตกต่างกัน อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกค่อนข้างคล้ายกับ เทอร์โมคัปเปิล ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวในองค์ประกอบของทั้งสองคู่
ใน TEG มีการใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์สองชนิด (p-n) สำหรับเอฟเฟกต์ในขณะที่เทอร์โมคัปเปิลทำงานร่วมกับโลหะที่ไม่เหมือนกันสองชนิดในลักษณะเดียวกันแม้ว่าเทอร์โมคัปเปิลอาจต้องการอุณหภูมิที่แตกต่างกันมากเมื่อเทียบกับรุ่น TEG ที่เล็กกว่า
หรือที่รู้จักกันในชื่อเอฟเฟกต์ 'Seebeck' ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ TEG สามารถเริ่มต้นการผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกันในด้านพลิก สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโครงสร้างภายในที่กำหนดค่าไว้เป็นพิเศษของอุปกรณ์ซึ่งใช้เซมิคอนดักเตอร์ p และ n เจือปนสองสามตัวสำหรับกระบวนการนี้
เอฟเฟกต์ Seebeck
ตามหลักการ Seebeck เมื่อวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ทั้งสองอยู่ภายใต้อุณหภูมิที่รุนแรงสองระดับจะเริ่มการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนข้ามจุดเชื่อมต่อ p-n ซึ่งส่งผลให้เกิดการพัฒนาความต่างศักย์บนขั้วด้านนอกของวัสดุ
แม้ว่าแนวคิดจะดูน่าทึ่ง แต่สิ่งดีๆทั้งหมดก็มาพร้อมกับข้อเสียเปรียบโดยธรรมชาติและผลกระทบนี้ก็เช่นกันซึ่งทำให้มันค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพ
ความต้องการของอุณหภูมิที่แตกต่างกันอย่างมากในทั้งสองด้านกลายเป็นส่วนที่ยากที่สุดของระบบเนื่องจากการทำให้ด้านใดด้านหนึ่งร้อนขึ้นก็หมายความว่าอีกด้านหนึ่งจะร้อนขึ้นด้วยซึ่งจะส่งผลให้ไฟฟ้าเป็นศูนย์และอุปกรณ์ TEG เสียหายในที่สุด
เพื่อให้แน่ใจว่าการตอบสนองที่ดีที่สุดและสำหรับการเริ่มต้นการไหลของอิเล็กตรอนวัสดุเซมิคอนดักเตอร์หนึ่งตัวภายใน TEG จะต้องร้อนและในเวลาเดียวกันเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ จะต้องอยู่ห่างจากความร้อนนี้โดยให้แน่ใจว่ามีการระบายความร้อนที่เหมาะสมจากด้านเคาน์เตอร์ ความสำคัญนี้ทำให้แนวคิดงุ่มง่ามและไม่มีประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตามแนวคิด TEG เป็นสิ่งที่เป็นเอกสิทธิ์และไม่สามารถทำได้โดยใช้ระบบอื่น ๆ และความเป็นเอกลักษณ์ของแนวคิดนี้ทำให้น่าสนใจและคุ้มค่าที่จะทดลองใช้
TEG Circuit โดยใช้ Rectifier Diodes
ฉันได้พยายามออกแบบวงจร TEG โดยใช้ไดโอดธรรมดาแม้ว่าฉันจะไม่แน่ใจว่าจะใช้งานได้หรือไม่ แต่ฉันหวังว่าจะได้ผลลัพธ์ที่เป็นบวกจากการตั้งค่านี้และมีขอบเขตสำหรับการปรับปรุง
อ้างอิงถึงตัวเลขที่เราสามารถเห็นการประกอบไดโอดธรรมดาที่ยึดด้วยฮีสซิงค์ ไดโอดเป็นไดโอดประเภท 6A4 ฉันได้เลือกไดโอดที่ใหญ่กว่านี้เพื่อให้ได้พื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นและอัตราการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น
ไดโอด 6A4
วงจรกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกอย่างง่ายที่ตั้งค่าไว้ข้างต้นสามารถใช้สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากความร้อนเหลือทิ้งโดยใช้ระดับความแตกต่างของความร้อนที่ต้องการอย่างเหมาะสมกับแผ่นนำความร้อนที่ระบุ
รูปด้านขวาแสดงไดโอดจำนวนมากที่เชื่อมต่อในการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและการสะสมความต่างศักย์ที่เอาต์พุตสูงขึ้นตามสัดส่วน
เหตุใดจึงต้องใช้ไดโอดในการสร้าง TEG
ฉันสันนิษฐานว่าไดโอดจะใช้งานได้กับแอปพลิเคชันนี้เนื่องจากไดโอดเป็นหน่วยเซมิคอนดักเตอร์พื้นฐานที่ประกอบด้วย a วัสดุ p-n เจือที่ฝังอยู่ภายในโอกาสในการยุติทั้งสอง .
นอกจากนี้ยังบอกเป็นนัยว่าปลายทั้งสองข้างประกอบด้วยวัสดุที่หลากหลายโดยเฉพาะซึ่งช่วยให้ใช้อุณหภูมิได้ง่ายขึ้นโดยแยกจากปลายอีกด้านหนึ่ง
โมดูลดังกล่าวจำนวนมากสามารถสร้างและเชื่อมต่อแบบขนานแบบอนุกรมเพื่อให้ได้อัตราการแปลงที่สูงขึ้นและแอปพลิเคชั่นนี้สามารถใช้งานได้โดยใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ด้วย ด้านที่ต้องระบายความร้อนสามารถทำได้โดยการระบายความร้อนด้วยอากาศหรือผ่านการปรับปรุง อากาศเย็นแบบระเหย จากบรรยากาศเพื่อเพิ่มอัตราประสิทธิภาพ
คู่ของ: วงจรตรวจจับโลหะในดินลึก - เครื่องสแกนพื้น ถัดไป: พลังงานอิสระจากเตาแม่เหล็กไฟฟ้า
