Thermoelectric Generators: Radioisotope እና ሌሎችም። ለኢንዱስትሪ አገልግሎት የኃይል ማመንጫዎች አሠራር መርህ። የእነሱ መሣሪያ

2024 ደራሲ ደራሲ: Beatrice Philips | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-16 05:23

የሙቀት ኃይል ማመንጫዎች ኃይልን ለማመንጨት በጣም ርካሽ አማራጭ በዓለም ውስጥ ይታወቃሉ። ነገር ግን ለዚህ ዘዴ አማራጭ አለ ፣ ይህም ለአካባቢ ተስማሚ ነው - ቴርሞኤሌክትሪክ ማመንጫዎች (TEG)።

ምንድን ነው?

ቴርሞኤሌክትሪክ ማመንጫ ሥራው የሙቀት አካላትን ስርዓት በመጠቀም የሙቀት ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ መለወጥ ነው።

ሙቀት ማለት ይህንን ኃይል የመለወጥ ዘዴ ብቻ ስለሆነ በዚህ ዐውደ -ጽሑፍ ውስጥ “የሙቀት” ኃይል ጽንሰ -ሀሳብ በትክክል አልተተረጎመም።

TEG በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን በ 20 ዎቹ በጀርመን የፊዚክስ ሊቅ ቶማስ ሴቤክ ለመጀመሪያ ጊዜ የተገለፀ የሙቀት -አማቂ ክስተት ነው። የ Seebeck ምርምር ውጤት በሁለት የተለያዩ ቁሳቁሶች ወረዳ ውስጥ እንደ ኤሌክትሪክ መቋቋም ይተረጎማል ፣ ነገር ግን አጠቃላይ ሂደቱ የሚከናወነው በሙቀቱ ላይ ብቻ ነው።

የአሠራር መሣሪያ እና መርህ

የአንድ ቴርሞኤሌክትሪክ ጄኔሬተር አሠራር መርህ ፣ ወይም እሱ ተብሎም ይጠራል ፣ የሙቀት ፓምፕ ፣ በትይዩ ወይም በተከታታይ የተገናኙ ሴሚኮንዳክተሮችን የሙቀት አካላት በመጠቀም የሙቀት ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል መለወጥ ላይ የተመሠረተ ነው።

በምርምር ሂደት ውስጥ ሙሉ በሙሉ አዲስ የፔልቲየር ውጤት በጀርመን ሳይንቲስት ተፈጥሯል , ይህም የሚያመለክተው ሙሉ በሙሉ የተለያዩ የሴሚኮንዳክተሮች ቁሳቁሶች በሚሸጡበት ጊዜ በጎን ነጥቦቻቸው መካከል ያለውን የሙቀት ልዩነት ለመለየት ያስችላሉ።

ግን ይህ ስርዓት እንዴት እንደሚሰራ እንዴት ይረዱታል? ሁሉም ነገር በጣም ቀላል ነው ፣ እንዲህ ዓይነቱ ፅንሰ -ሀሳብ በተወሰነ ስልተ ቀመር ላይ የተመሠረተ ነው -አንደኛው ንጥረ ነገር ሲቀዘቅዝ ፣ ሌላኛው ሲሞቅ ፣ ከዚያ የአሁኑ እና የቮልቴጅ ኃይል እናገኛለን። ይህንን ልዩ ዘዴ ከቀሪው የሚለየው ዋናው ገጽታ ሁሉም ዓይነት የሙቀት ምንጮች እዚህ ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ። ፣ በቅርብ ጊዜ የተዘጋ ምድጃ ፣ መብራት ፣ እሳት ወይም በተፈሰሰ ሻይ ብቻ ጽዋን ጨምሮ። ደህና ፣ የማቀዝቀዣው አካል ብዙውን ጊዜ አየር ወይም ተራ ውሃ ነው።

እነዚህ የሙቀት ማመንጫዎች እንዴት ይሰራሉ? እነሱ ከተለዋዋጭ ቁሳቁሶች የተሠሩ ልዩ የሙቀት ባትሪዎች እና የተለያዩ የሙቀት መለዋወጫዎች የሙቀት መለዋወጫዎች የሙቀት መለዋወጫዎችን ያካትታሉ።

የኤሌክትሪክ ዑደት ዲያግራም እንደዚህ ይመስላል የሴሚኮንዳክተሮች ቴርሞኮፕሎች ፣ የ n- እና p-type conductivity አራት ማዕዘን እግሮች ፣ የቀዘቀዙ እና የሙቅ ውህዶች ሳህኖች ፣ እንዲሁም ከፍተኛ ጭነት።

በቴርሞኤሌክትሪክ ሞጁል አወንታዊ ገጽታዎች መካከል በሁሉም ሁኔታዎች ውስጥ በፍፁም የመጠቀም እድሉ ተስተውሏል። የእግር ጉዞዎችን ጨምሮ ፣ እና በተጨማሪ ፣ የመጓጓዣን ቀላልነት። በተጨማሪም ፣ በውስጣቸው ምንም የሚንቀሳቀሱ ክፍሎች የሉም ፣ እነሱ በፍጥነት ያረጁ።

እና ጉዳቶቹ ከዝቅተኛ ዋጋ ፣ ዝቅተኛ ቅልጥፍና (በግምት ከ2-3%) ፣ እንዲሁም ምክንያታዊ የሙቀት መቀነስን የሚሰጥ የሌላ ምንጭ አስፈላጊነት ያካትታሉ።

መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል ሳይንቲስቶች በዚህ መንገድ ኃይልን በማግኘት ሁሉንም ስህተቶች ለማሻሻል እና ለማስወገድ ተስፋዎችን በንቃት እየሠሩ ናቸው … ቅልጥፍናን ለመጨመር የሚያግዙ በጣም ቀልጣፋ የሙቀት ባትሪዎችን ለማልማት ሙከራዎች እና ምርምር በመካሄድ ላይ ናቸው።

ሆኖም ፣ የንድፈ ሀሳብ መሠረት ሳይኖራቸው በተግባራዊ አመልካቾች ላይ ብቻ የተመሰረቱ በመሆናቸው የእነዚህን አማራጮች ብሩህነት መወሰን በጣም ከባድ ነው።

ሁሉንም ድክመቶች ከግምት ውስጥ በማስገባት ፣ ማለትም ለሙቀት ቅይጥ ቁሳቁሶች በቂ አለመሆን ፣ በቅርብ ጊዜ ውስጥ ስለ ግኝት ማውራት ይከብዳል።

በአሁኑ ደረጃ የፊዚክስ ሊቃውንት ናኖቴክኖሎጂን ከማስተዋወቅ ጋር በተናጠል ቴክኖሎጅዎችን አዲስ በተቀላጠፈ ለመተካት የሚጠቀሙበት ንድፈ ሀሳብ አለ። ከዚህም በላይ ባህላዊ ያልሆኑ ምንጮችን የመጠቀም አማራጭ ይቻላል። ስለዚህ ፣ በካሊፎርኒያ ዩኒቨርሲቲ ፣ የሙቀት ባትሪዎች በተቀነባበረ ሰው ሰራሽ ሞለኪውል ተተክተው አንድ ሙከራ ተደረገ ፣ ይህም ለወርቅ ጥቃቅን ሴሚኮንዳክተሮች እንደ ጠራዥ ሆኖ አገልግሏል። በተካሄዱት ሙከራዎች መሠረት የአሁኑን ምርምር ውጤታማነት የሚናገረው ጊዜ ብቻ እንደሆነ ግልፅ ሆነ።

አጠቃላይ እይታ ይተይቡ

የኤሌክትሪክ ኃይልን ፣ የሙቀት ምንጮችን ፣ እና በተያያዙ የመዋቅር አካላት ዓይነቶች ላይ በመመስረት ሁሉም የሙቀት -ኤሌክትሪክ ማመንጫዎች በርካታ ዓይነቶች ናቸው።

ነዳጅ። ሙቀት የሚገኘው ከድንጋይ ከሰል ፣ ከሰል ፣ የተፈጥሮ ጋዝ እና ዘይት እንዲሁም ከፓይሮቴክኒክ ቡድኖች (ቼኮች) በማቃጠል የተገኘ ሙቀት ነው።

አቶሚክ ቴርሞኤሌክትሪክ ማመንጫዎች , በውስጡ ምንጭ የአቶሚክ ሬአክተር (ዩራኒየም -233 ፣ ዩራኒየም -235 ፣ ፕሉቶኒየም -238 ፣ ቶሪየም) ሙቀት ፣ ብዙውን ጊዜ እዚህ የሙቀት ፓምፕ ሁለተኛው እና ሦስተኛው የመለወጥ ደረጃዎች ናቸው።

የፀሐይ ኃይል ማመንጫዎች በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ከሚታወቁት የፀሐይ አስተላላፊዎች ሙቀትን (መስተዋቶች ፣ ሌንሶች ፣ የሙቀት ቧንቧዎች) ያመነጫሉ።

እንደገና ጥቅም ላይ የሚውሉ እፅዋት ከሁሉም ዓይነት ምንጮች ሙቀትን ያመነጫሉ ፣ ይህም የፍሳሽ ሙቀትን (የጭስ ማውጫ እና የጭስ ማውጫ ጋዞች ፣ ወዘተ) እንዲለቀቅ ያደርጋል።

ራዲዮሶቶፕ ሙቀት የሚገኘው በኢሶቶፖች መበስበስ እና መከፋፈል ነው ፣ ይህ ሂደት በተሰነጣጠለው እራሱ ቁጥጥር የማይደረግ ሲሆን ውጤቱም የንጥረ ነገሮች ግማሽ ሕይወት ነው።

የግራዲየንት ቴርሞኤሌክትሪክ ማመንጫዎች ምንም የውጭ ጣልቃ ገብነት በሌለበት የሙቀት ልዩነት ላይ የተመሰረቱ ናቸው -በአከባቢው እና በሙከራ ጣቢያው (በልዩ ሁኔታ የታጠቁ መሣሪያዎች ፣ የኢንዱስትሪ ቧንቧዎች ፣ ወዘተ) የመጀመሪያውን የመነሻ ጅረት በመጠቀም። በጁሌ-ሌንዝ ሕግ መሠረት ወደ ሙቀት ኃይል ለመለወጥ ከሴቤክ ውጤት የተገኘውን የኤሌክትሪክ ኃይል በመጠቀም የተሰጠው የሙቀት-ኤሌክትሪክ ጄኔሬተር ዓይነት ጥቅም ላይ ውሏል።

ማመልከቻዎች

በዝቅተኛ ቅልጥፍናቸው ምክንያት የሙቀት -ኤሌክትሪክ ማመንጫዎች በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ ለኃይል ምንጮች ሌሎች አማራጮች በሌሉበት ፣ እንዲሁም ከፍተኛ የሙቀት እጥረት ባለባቸው ሂደቶች ወቅት።

ከኤሌክትሪክ ጄኔሬተር ጋር የእንጨት ምድጃዎች

ይህ መሣሪያ የኢሜል ወለል ፣ ኤሌክትሪክ ምንጭ ፣ ማሞቂያውን ጨምሮ ተለይቶ ይታወቃል። ለመኪናዎች የሲጋራውን ቀላል ሶኬት በመጠቀም የሞባይል መሣሪያን ወይም ሌሎች መሳሪያዎችን ለመሙላት የዚህ መሣሪያ ኃይል በቂ ሊሆን ይችላል። በመለኪያዎቹ ላይ በመመስረት ጄኔሬተር ያለ መደበኛ ሁኔታዎች ማለትም ጋዝ ፣ የማሞቂያ ስርዓት እና ኤሌክትሪክ ሳይኖር መሥራት ይችላል ብሎ መደምደም ይቻላል።

የኢንዱስትሪ ቴርሞኤሌክትሪክ ማመንጫዎች

ባዮላይት ለእግር ጉዞ አዲስ ሞዴል አቅርቧል - ምግብን ለማሞቅ ብቻ ሳይሆን ተንቀሳቃሽ መሣሪያዎን የሚያስከፍል ተንቀሳቃሽ ምድጃ። በዚህ መሣሪያ ውስጥ ለተገነባው ቴርሞኤሌክትሪክ ጄኔሬተር ይህ ሁሉ ይቻላል።

ይህ መሣሪያ ከሁሉም የዘመናዊ ሥልጣኔ ሁኔታዎች ርቆ በእግር ጉዞ ፣ በአሳ ማጥመድ ወይም በየትኛውም ቦታ ላይ ፍጹም በሆነ ሁኔታ ያገለግልዎታል።የባዮላይት ጀነሬተር ሥራ በነዳጅ ማቃጠል ተለይቶ ይታወቃል ፣ በቅደም ተከተል በግድግዳዎች በኩል ይተላለፋል እና ኤሌክትሪክ ያመነጫል። የተገኘው ኤሌክትሪክ ስልኩን እንዲከፍሉ ወይም ኤልኢዲውን እንዲያበሩ ያስችልዎታል።

ራዲዮሶቶፔ ቴርሞኤሌክትሪክ ማመንጫዎች

በእነሱ ውስጥ የኃይል ምንጭ በማይክሮኤለመንቶች መበላሸት ምክንያት የተፈጠረ ሙቀት ነው። እነሱ የማያቋርጥ የነዳጅ አቅርቦት ያስፈልጋቸዋል ፣ ስለዚህ እነሱ ከሌሎች ጀነሬተሮች በላይ የበላይነት አላቸው። ሆኖም ፣ የእነሱ ጉልህ ኪሳራ በአዮዲን ከተሠሩ ቁሳቁሶች ጨረር ስለሚኖር በሚሠራበት ጊዜ የደህንነት ደንቦችን ማክበር አስፈላጊ ነው።

ምንም እንኳን እንደነዚህ ያሉ ጀነሬተሮች መነሳቱ ለአካባቢያዊ ሁኔታ ጨምሮ አደገኛ ሊሆን ቢችልም አጠቃቀማቸው በጣም የተለመደ ነው። ለምሳሌ, የእነሱ መወገድ በምድር ላይ ብቻ ሳይሆን በጠፈር ውስጥም ይቻላል። የሬዲዮሶቶፕ ማመንጫዎች የአሰሳ ስርዓቶችን ለመሙላት ያገለግላሉ ፣ ብዙውን ጊዜ የግንኙነት ሥርዓቶች በሌሉባቸው ቦታዎች ይታወቃል።

የሙቀት መከታተያ አካላት

የሙቀት ባትሪዎች እንደ ተለዋዋጮች ሆነው ይሠራሉ ፣ እና ዲዛይናቸው በሴልሺየስ በተስተካከሉ የኤሌክትሪክ የመለኪያ መሣሪያዎች የተሰራ ነው። በእንደዚህ ያሉ መሣሪያዎች ውስጥ ያለው ስህተት ብዙውን ጊዜ ከ 0.01 ዲግሪዎች ጋር እኩል ነው። ግን እነዚህ መሣሪያዎች ከዝቅተኛው ዜሮ መስመር እስከ 2000 ዲግሪ ሴልሺየስ ባለው ክልል ውስጥ ለመጠቀም የተነደፉ መሆናቸውን ልብ ሊባል ይገባል።

ለመድረስ አስቸጋሪ በሆኑ ቦታዎች ላይ ሲሰሩ የሙቀት ኃይል ማመንጫዎች በቅርቡ ሰፊ ተወዳጅነትን አግኝተዋል የመገናኛ ስርዓቶች። እነዚህ ቦታዎች በቦታ ቦታ ተሽከርካሪዎች ላይ እነዚህ መሣሪያዎች እንደ አማራጭ የኃይል አቅርቦቶች እየጨመሩ የሚሄዱበትን ቦታን ያካትታሉ።

ከሳይንሳዊ እና የቴክኖሎጂ እድገት ፣ እንዲሁም በፊዚክስ ውስጥ ጥልቅ ምርምር ፣ ከሙቀት ማስወገጃ ስርዓቶች የሚመነጩ ንጥረ ነገሮችን ለማቀነባበር በተሽከርካሪዎች ውስጥ የሙቀት-ኤሌክትሪክ ማመንጫዎችን መጠቀም ተወዳጅነትን እያገኘ ነው። መኪናዎች.