Lage en termoelektrisk generator (TEG) krets

En termoelektrisk generator (TEG) er en slags 'gratis energienhet' som har egenskapen til konvertere temperatur til strøm . I dette innlegget lærer vi litt om dette konseptet og finner ut hvordan vi kan bruke det til å generere strøm fra varme og kulde.

Hva er TEG

I en av mine tidligere artikler har jeg allerede forklart et lignende konsept angående hvordan lage et lite kjøleskap ved hjelp av en Peltier-enhet

En Peltier-enhet er også i utgangspunktet en TEG designet for å generere elektrisitet fra en temperaturforskjell. En termoelektrisk enhet er ganske lik en termoelement , den eneste forskjellen er i sammensetningen av de to kolleger.

I en TEG brukes to forskjellige halvledermaterialer (p-n) for effekten, mens et termoelement fungerer med to forskjellige metaller for det samme, selv om et termoelement kan kreve en vesentlig større temperaturforskjell sammenlignet med den mindre TEG-versjonen.

Også kjent som 'Seebeck' -effekten, gjør det det mulig for en TEG-enhet å initialisere genereringen av elektrisitet når den utsettes for en temperaturforskjell på tvers av sidene. Dette skjer på grunn av den spesialkonfigurerte interne strukturen til enheten som bruker et par dopede p og n halvledere for prosessen.

Seebeck-effekten

I henhold til Seebeck-prinsippet, når de to halvledermaterialene utsettes for to ekstreme temperaturnivåer, initieres en elektronbevegelse over p-n-krysset som resulterer i utvikling av en potensiell forskjell over materialets ytre terminaler.

Selv om konseptet ser ut til å være fantastisk, kommer alle gode ting med en iboende ulempe, og også i denne effekten er det en som gjør det relativt ineffektivt.

Behovet for ekstrem forskjell i temperaturer over de to sidene blir den vanskeligste delen av systemet, fordi oppvarming av en av sidene også innebærer at den andre siden også vil varme opp, noe som til slutt vil resultere i null strøm og en skadet TEG-enhet.

For å sikre en optimal respons og for å initiere strømmen av elektroner, må ett halvledermateriale inne i TEG være varmt, og samtidig må den andre halvlederen holdes atskilt fra denne varmen ved å sikre en riktig kjøling fra motsiden. Denne kritikken gjør konseptet litt klønete og ineffektivt.

Likevel er TEG-konseptet noe som er eksklusivt og ikke gjennomførbart ved bruk av noe annet system så langt, og denne unike egenskapen til dette konseptet gjør det mye interessant og verdt å eksperimentere med.

TEG-krets ved hjelp av likeretterdioder

Jeg har prøvd å designe en TEG-krets ved hjelp av vanlige dioder, selv om jeg er usikker på om den vil fungere eller ikke, håper jeg at noen positive resultater kan oppnås fra dette oppsettet, og det har muligheter for forbedring.

Med henvisning til figurene kan vi være vitne til en enkel diodesamling festet med heasinks. Diodene er 6A4-typen dioder, jeg har valgt disse større diodene for å få større overflate og bedre ledningshastighet.

Diode 6A4

Den enkle termoelektriske generatorkretsen som er vist ovenfor, kan muligens brukes til å generere elektrisitet fra spillvarme, ved passende å påføre de nødvendige grader av varmeforskjell over de indikerte varmeledende platene.

Figuren på høyre side viser mange dioder koblet i serie parallelle tilkoblinger for å oppnå høyere effektivitet og proporsjonalt høyere akkumulering av potensialforskjell ved utgangen.

Hvorfor bruke en diode til å lage en TEG

Jeg har antatt at dioder ville fungere for denne applikasjonen siden dioder er de grunnleggende halvledere som består av en dopet p-n-materiale innebygd i de to avsluttende ledningene .

Dette innebærer også at de to ender er spesifikt sammensatt av forskjellige materialer som muliggjør enklere påføring av temperatur separat fra de to motsatte ender.

Mange slike moduler kan bygges og kobles i serie parallelle kombinasjoner for å oppnå høyere konverteringsfrekvenser, og denne applikasjonen kan også implementeres ved bruk av solvarme. Siden som må kjøles kan oppnås gjennom luftkjøling eller gjennom en forbedret fordampningsluftkjøling fra atmosfære for å øke effektivitetsgraden.