Att skapa en termoelektrisk generator (TEG) krets

En termoelektrisk generator (TEG) är en typ av 'fri energianordning' som har egenskapen omvandla temperatur till el . I det här inlägget lär vi oss lite om detta koncept och får reda på hur vi kan använda det för att generera elektricitet från värme och kyla.

Vad är TEG

I en av mina tidigare artiklar har jag redan förklarat ett liknande koncept angående hur man gör ett litet kylskåp med en Peltier-enhet

En Peltier-enhet är också i grunden en TEG utformad för att generera elektricitet från en temperaturskillnad. En termoelektrisk enhet liknar ganska mycket en termoelement , den enda skillnaden är i sammansättningen av de två motsvarigheterna.

I en TEG används två olika halvledarmaterial (p-n) för effekten medan ett termoelement arbetar med två olika metaller för samma, även om ett termoelement kan kräva en väsentligt större temperaturskillnad jämfört med den mindre TEG-versionen.

Även populärt känd som 'Seebeck' -effekten, gör det möjligt för en TEG-enhet att initiera elproduktionen när den utsätts för en temperaturskillnad över dess sidor. Detta händer på grund av den speciellt konfigurerade interna strukturen hos enheten som använder ett par dopade p och n halvledare för processen.

Seebeck-effekten

Enligt Seebeck-principen, när de två halvledarmaterialen utsätts för två extrema temperaturnivåer, initieras en elektronrörelse över p-n-korsningen vilket resulterar i utvecklingen av en potentialskillnad över de yttre anslutningarna av materialen.

Även om konceptet verkar vara fantastiskt kommer alla goda saker med en inneboende nackdel och även i denna effekt är det en som gör det relativt ineffektivt.

Behovet av extrema temperaturskillnader över dess båda sidor blir den svåraste delen av systemet, eftersom uppvärmning av en av sidorna också innebär att den andra sidan också skulle värmas upp vilket så småningom skulle leda till noll el och en skadad TEG-enhet.

För att säkerställa ett optimalt svar och för att initiera flödet av elektroner, måste ett halvledarmaterial inuti TEG vara varmt och samtidigt måste det andra halvledaren hållas avskilt från denna värme genom att säkerställa en korrekt kylning från motsidan. Denna kritik gör konceptet lite klumpigt och ineffektivt.

Ändå är TEG-konceptet något som är exklusivt och inte genomförbart med något annat system hittills, och denna unika karaktär gör det mycket intressant och värt att experimentera med.

TEG-krets med likriktardioder

Jag har försökt att designa en TEG-krets med vanliga dioder, även om jag är osäker på om den kommer att fungera eller inte, jag hoppas att några positiva resultat kan uppnås från denna inställning och att den har utrymme för förbättringar.

Med hänvisning till figurerna kan vi bevittna en enkel diodmontering fastspänd med kylflänsar. Dioderna är 6A4-dioder, jag har valt dessa större dioder för att få större ytarea och bättre ledningshastighet.

Diod 6A4

Den enkla termoelektriska generatorkretsen som visas ovan kan möjligen användas för att generera elektricitet från spillvärme genom att på lämpligt sätt applicera de erforderliga graderna av värmeskillnad över de angivna värmeledande plattorna.

Höger sida visar många dioder anslutna i serie parallella anslutningar för att uppnå högre effektivitet och proportionellt högre ackumulering av potentialskillnad vid utgången.

Varför använda en diod för att göra en TEG

Jag har antagit att dioder skulle fungera för denna applikation eftersom dioder är de grundläggande halvledarenheterna som består av en dopat p-n-material inbäddat i deras två avslutande ledningar .

Detta innebär också att de två ändarna är specifikt sammansatta av olika material som underlättar enklare applicering av temperatur separat från de två motsatta ändarna.

Många sådana moduler kan byggas och kopplas i serie parallella kombinationer för att uppnå högre omvandlingshastigheter, och denna applikation kan också implementeras med solvärme. Den sida som måste kylas kan uppnås genom luftkylning eller genom en förstärkt evaporativ luftkylning från atmosfär för att öka effektivitetsgraden.