Herstellung eines TEG-Schaltkreises (Thermoelektrischer Generator)

Ein thermoelektrischer Generator (TEG) ist eine Art 'freies Energiegerät', das die Eigenschaft hat Umwandlung von Temperatur in Elektrizität . In diesem Beitrag lernen wir ein wenig über dieses Konzept und erfahren, wie wir damit Strom aus Wärme und Kälte erzeugen können.

Was ist TEG?

In einem meiner früheren Artikel habe ich bereits ein ähnliches Konzept in Bezug auf erklärt wie man einen kleinen Kühlschrank mit einem Peltier-Gerät macht

Ein Peltier-Gerät ist im Grunde auch ein TEG, das zur Erzeugung von Elektrizität aus einer Temperaturdifferenz ausgelegt ist. Ein thermoelektrisches Gerät ist einem sehr ähnlich Thermoelement Der einzige Unterschied besteht in der Zusammensetzung der beiden Gegenstücke.

In einem TEG werden zwei verschiedene Halbleitermaterialien (p-n) für den Effekt verwendet, während ein Thermoelement mit zwei unterschiedlichen Metallen für dasselbe arbeitet, obwohl ein Thermoelement im Vergleich zur kleineren TEG-Version möglicherweise einen wesentlich größeren Temperaturunterschied erfordert.

Im Volksmund auch als 'Seebeck' -Effekt bekannt, ermöglicht es einem TEG-Gerät, die Stromerzeugung zu initialisieren, wenn es auf seinen Kehrseiten einem Temperaturunterschied ausgesetzt ist. Dies geschieht aufgrund der speziell konfigurierten internen Struktur der Vorrichtung, die ein paar dotierte p- und n-Halbleiter für den Prozess verwendet.

Der Seebeck-Effekt

Nach dem Seebeck-Prinzip wird, wenn die beiden Halbleitermaterialien zwei extremen Temperaturniveaus ausgesetzt werden, eine Elektronenbewegung über den pn-Übergang initiiert, was zur Entwicklung einer Potentialdifferenz zwischen den äußeren Anschlüssen der Materialien führt.

Obwohl das Konzept erstaunlich zu sein scheint, haben alle guten Dinge einen inhärenten Nachteil, und auch in diesem Effekt ist es einer, der es relativ ineffizient macht.

Das Erfordernis extremer Temperaturunterschiede zwischen seinen beiden Seiten wird zum schwierigsten Teil des Systems, da das Aufheizen einer der Seiten auch impliziert, dass sich die andere Seite ebenfalls erwärmt, was schließlich zu null Elektrizität und einem beschädigten TEG-Gerät führen würde.

Um eine optimale Reaktion zu gewährleisten und den Elektronenfluss zu initiieren, muss ein Halbleitermaterial im TEG heiß sein und gleichzeitig muss der andere Halbleiter von dieser Wärme ferngehalten werden, indem eine ordnungsgemäße Kühlung von der Gegenseite sichergestellt wird. Diese Kritikalität macht das Konzept etwas ungeschickt und ineffizient.

Trotzdem ist das TEG-Konzept etwas Exklusives und bisher mit keinem anderen System realisierbar, und diese Einzigartigkeit dieses Konzepts macht es sehr interessant und es lohnt sich, damit zu experimentieren.

TEG-Schaltung mit Gleichrichterdioden

Ich habe versucht, eine TEG-Schaltung mit gewöhnlichen Dioden zu entwerfen, obwohl ich nicht sicher bin, ob sie funktionieren wird oder nicht, hoffe ich, dass mit dieser Konfiguration einige positive Ergebnisse erzielt werden können, und sie kann verbessert werden.

In Bezug auf die Figuren können wir eine einfache Diodenanordnung sehen, die mit Heasinks geklemmt ist. Die Dioden sind Dioden vom Typ 6A4. Ich habe diese größeren Dioden ausgewählt, um eine größere Oberfläche und eine bessere Leitungsrate zu erzielen.

Diode 6A4

Die oben gezeigte einfache thermoelektrische Generatorschaltung könnte möglicherweise zur Erzeugung von Elektrizität aus Abwärme verwendet werden, indem die erforderlichen Wärmedifferenzgrade in geeigneter Weise auf die angegebenen wärmeleitenden Platten aufgebracht werden.

Die rechte Abbildung zeigt viele Dioden, die in Reihe parallel geschaltet sind, um einen höheren Wirkungsgrad und eine proportional höhere Akkumulation der Potentialdifferenz am Ausgang zu erzielen.

Warum eine Diode zur Herstellung eines TEG verwenden?

Ich habe angenommen, dass Dioden für diese Anwendung funktionieren würden, da Dioden die grundlegenden Halbleitereinheiten sind, die aus a bestehen dotiertes p-n-Material, eingebettet in ihre beiden Abschlussleitungen .

Dies impliziert auch, dass die beiden Enden speziell aus den verschiedenen Materialien bestehen, was eine einfachere Anwendung der Temperatur getrennt von den beiden gegenüberliegenden Enden erleichtert.

Viele solcher Module könnten in Reihen-Parallel-Kombinationen gebaut und verbunden werden, um höhere Umwandlungsraten zu erzielen, und diese Anwendung könnte auch unter Verwendung von Sonnenwärme implementiert werden. Die Seite, die gekühlt werden muss, könnte durch Luftkühlung oder durch eine verbesserte erreicht werden Verdunstungsluftkühlung aus der Atmosphäre zur Erhöhung der Effizienzrate.