熱電発電機の特長

火力発電所は、エネルギーを生成するための最も安価なオプションとして世界で認められています。しかし、この方法に代わる、環境に優しい熱電発電機 (TEG) があります。

熱電発電機は、熱要素のシステムを使用して熱エネルギーを電気に変換するデバイスです。

この文脈における「熱」エネルギーの概念は、正確には解釈されません。なぜなら、熱はこのエネルギーを変換する方法だけを意味するからです。

TEG は、1920 年代にドイツの物理学者 Thomas Seebeck によって最初に説明された熱電現象です。 ゼーベックの研究結果は、2 つの異なる材料の回路における電気抵抗として解釈されますが、プロセス全体は温度にのみ依存して進行します。

熱電発電機、またはヒートポンプとも呼ばれる動作原理は、並列または直列に接続された熱半導体素子を使用した熱エネルギーの電気エネルギーへの変換に基づいています。

研究の過程で、まったく新しいペルチェ効果がドイツの科学者によって作成されました。これは、はんだ付け中に完全に異なる半導体材料が、それらの側面の温度差を検出できることを示しています。

しかし、このシステムがどのように機能するかをどのように理解していますか?そのような概念は特定のアルゴリズムに基づいています。要素の1つが冷却され、もう1つが加熱されると、電流と電圧のエネルギーが得られます。 この特定の方法を他の方法と区別する主な特徴は、ここであらゆる種類の熱源を使用できることです。最近消したストーブ、ランプ、火、またはお茶だけを入れたカップなどです。まあ、冷却要素はほとんどの場合空気​​または普通の水です。

これらの熱発生器はどのように配置されていますか?それらは、導体材料で作られた特別な熱電池と、サーモパイル接合部の不均一な温度の熱交換器で構成されています。

電気回路図は次のとおりです。 半導体熱電対、n 型および p 型の長方形の脚、低温および高温の合金接合プレート、および高負荷。

熱電モジュールの良い面の中で、絶対にすべての条件で使用できることが注目されています。、キャンペーンを含め、輸送の容易さに加えて。さらに、摩耗しやすい可動部分がありません。

また、欠点には、低コスト、低効率（約2〜3％）、および合理的な温度差を提供する別のソースの重要性が含まれます。

注意すべきこと 科学者は、この方法でエネルギーを取得する際のすべてのエラーを改善および排除するための見通しに積極的に取り組んでいます.効率値を高めるのに役立つ最も効率的な熱電池を開発するための実験と研究が進行中です。

ただし、これらのオプションの最適性を判断することは非常に困難です。これらのオプションは、理論的な正当性がなく、実用的な指標のみに基づいているためです。

現段階では、物理学者はナノテクノロジーの導入とは別に、合金をより効率的なものに置き換える技術的に新しい方法を使用するという理論があります。 さらに、非伝統的なソースを使用することも可能です。そこで、カリフォルニア大学で実験が行われ、熱電池が合成された人工分子に置き換えられ、金の微細な半導体の結合材料として機能しました。実験によると、時間だけが現在の研究の有効性を示すことが明らかになりました。

電気、熱源を生成する方法に応じて、 関連する構造要素の種類に応じて、すべての熱電発電機にはいくつかの種類があります。

燃料。 それらは、石炭、天然ガス、石油などの燃料の燃焼による熱と、火工品群 (チェッカー) の燃焼によって得られる熱を受け取ります。

核熱電発電機、ソースは原子炉の熱（ウラン233、ウラン235、プルトニウム238、トリウム）であり、多くの場合、サーマルポンプは変換の2番目と3番目の段階です。

太陽光発電機 日常生活でよく知られているソーラー コミュニケーター (ミラー、レンズ、ヒート パイプ) から熱を形成します。

利用プラントはさまざまな熱源から熱を発生させ、その結果、廃熱が放出されます (排気ガスや煙道ガスなど)。

放射性同位元素 同位体の崩壊と核分裂によって熱を受け取りますが、このプロセスは核分裂自体の制御不能によって特徴付けられ、その結果が元素の半減期です。

勾配熱電発電機 外部干渉のない温度差に基づいています: 環境と実験場所 (特別に装備された機器、工業用パイプラインなど) との間の初期始動電流を使用します。与えられたタイプの熱電発電機は、ジュール・レンツの法則に従って熱エネルギーに変換するために、ゼーベック効果から受け取った電気エネルギーを利用して使用されました。

効率が低いため、熱電発電機は広く使用されています 他のエネルギー源のオプションが利用できない場所、および重大な熱不足を伴うプロセス中。

この装置は、エナメル加工された表面、ヒーターを含む電源の存在によって特徴付けられます。 このようなデバイスの電力は、車のシガレット ライター ソケットを使用してモバイル デバイスやその他のデバイスを充電するのに十分な場合があります。 パラメータに基づいて、発電機は通常の条件なしで、つまりガス、暖房システム、電気の存在なしで動作できると結論付けることができます。

BioLite は、ハイキング用の新しいモデルを導入しました。これは、食品を加熱するだけでなく、モバイル デバイスの充電も行うポータブル ストーブです。 これはすべて、このデバイスに組み込まれた熱電発電機のおかげで可能です。

それらでは、エネルギー源は熱であり、微量元素の分解の結果として形成されます。 燃料を常に供給する必要があるため、他の発電機よりも優れています。 ただし、それらの重大な欠点は、イオン化された物質からの放射が発生するため、操作中に安全規則に従う必要があることです。

このような発電機の打ち上げは、環境状況を含めて危険である可能性があるという事実にもかかわらず、それらの使用は非常に一般的です。例えば、 それらの処分は、地球上だけでなく宇宙でも可能です。 ラジオアイソトープ発生器は、ほとんどの場合、通信システムがない場所で、ナビゲーション システムを充電するために使用されることが知られています。

サーモバッテリーはコンバーターとして機能し、その設計は摂氏で校正された電気測定器で構成されています。 このようなデバイスの誤差は通常 0.01 度です。 ただし、これらのデバイスは、絶対零度の最小ラインから摂氏 2000 度までの範囲で使用するように設計されていることに注意してください。

科学的および技術的進歩の発展と物理学の詳細な研究に関連して、自動車の排気システムから抽出された物質を処理するために、熱エネルギーを回収するために自動車に熱電発電機を使用することが一般的になっています。

次のビデオは、BioLite Energy Everywhere ハイキング用の最新の熱発電機の概要を示しています。