1821 년, Johann Seebeck이라는 유명한 과학자가 두 개의 다양한 전도체 사이에서 개발 된 열 구배 개념을 되살려 전기를 생성 할 수 있습니다. 열전 효과와 관련하여 열을 생성하는 전도성 물질의 온도 구배라는 개념이 있으며, 이러한 결과는 전하 캐리어의 확산에서 발생합니다. 개발 된 뜨겁고 차가운 물질 사이의 열 흐름 전압 차. 그래서이 시나리오는 열전 장치를 발견했습니다. 발전기 , 그리고 오늘 우리 기사는 그 작동, 장점, 한계 및 관련 개념에 대해 설명합니다.

열전 발전기는 무엇입니까?

Thermoelectric은 electric과 thermo이라는 단어를 조합 한 이름입니다. 따라서 이름은 열이 열 에너지에 해당하고 전기가 전기 에너지에 해당한다는 것을 의미합니다. 그리고 열전 발전기는 두 구간에서 발생하는 온도차를 전기적 형태의 에너지 . 이것이 기본입니다 열전 발전기 고화질 .

이러한 장치는 고체 구성 요소를 통해 열 흐름과 전기 사이에서 발생하는 인터페이스를 포함하는 열전 효과에 의존합니다.

구성

열전 발전기는 p 형과 n 형의 두 가지 필수 접합으로 구성된 고체 열 구성 요소 인 장치입니다. P 형 접합은 + ve 전하의 농도가 증가하고 n 형 접합은 -ve 전하 원소의 농도가 증가합니다.

p- 타입 성분은 더 많은 양의 하전 캐리어 또는 홀을 갖는 조건에서 도핑되어 양의 Seebeck 계수를 제공합니다. 유사한 방식으로, n 형 구성 요소는 더 많은 음전하 캐리어를 갖도록 도핑되어 음의 유형의 Seeback 계수를 제공합니다.

열전 발전기 작동

두 접합 사이의 전기적 연결이 통과하면 모든 양으로 하전 된 캐리어는 n 접합으로 이동하고 유사하게 음으로 하전 된 캐리어는 p 접합으로 이동합니다. 에서 열전 발전기 건설 , 가장 많이 구현 된 요소는 납 텔루 라이드입니다.

텔루르와 납으로 구성된 성분으로 나트륨 또는 비스무트의 양이 최소화됩니다. 이 외에도이 장치 구성에 사용되는 다른 요소로는 황화 비스무스, 텔루르 화 주석, 텔루르 화 비스무트, 비 소화 인듐, 게르마늄 텔루 라이드 등이 있습니다. 이러한 재료로 열전 발전기 설계 할 수 있습니다.

열전 발전기 작동 원리

그만큼 열전 발전기 작동 Seeback 효과에 의존합니다. 이 효과에서 두 개의 다양한 금속 사이에 형성된 루프는 금속 접합부가 다양한 온도 수준에서 유지 될 때 EMF를 생성합니다. 이 시나리오 때문에 이들은 Seeback 발전기라고도합니다. 그만큼 열전 발전기 블록 다이어그램 다음과 같이 표시됩니다.

블록 다이어그램

열전 발전기는 일반적으로 높은 온도로 유지되는 열원과 함께 포함되며 방열판도 포함됩니다. 여기서 방열판 온도는 열원의 온도보다 낮아야합니다. 열원 및 방열판의 온도 값이 변경되면 부하 섹션에 흐르는 전류가 허용됩니다.

이러한 종류의 에너지 변환에는 다른 유형의 에너지 변환과 다른 과도기적 에너지 변환이 없습니다. 이 때문에 직접 에너지 변환이라고합니다. 이 Seeback 효과로 인해 생성 된 전력은 단상 DC 유형이며 I로 표시됩니다.^두아르 자형_엘여기서 RL은 부하시 저항 값에 해당합니다.

출력 전압 및 전력 값은 두 가지 방법으로 증가 할 수 있습니다. 하나는 뜨겁고 차가운 가장자리 사이에서 상승하는 온도 변화를 증가시키는 것이고 다른 하나는 열전 발전기와 직렬 연결을 형성하는 것입니다.

이 TEG 장치의 전압은 V = αΔ T,

여기서 'α'는 Seeback 계수에 해당하고 'Δ'는 두 접합점 사이의 온도 변화입니다. 이를 통해 전류 흐름은

나는 = (V / R + R_엘)

이로부터 전압 방정식은 다음과 같습니다.

V = αΔT / R + R_엘

이로부터 부하 섹션을 가로 지르는 전력 흐름은

부하시 P = (αΔT / R + R_엘)^두(아르 자형_엘)

R이 R에 도달하면 전력 등급이 더 높습니다._엘, 다음

Pmax = (αΔT)^두/ (4R)

핫 에지에 열이 공급되고 콜드 에지에서 열이 제거 될 때까지 전류가 흐르게됩니다. 그리고 발생 된 전류는 DC 형태이며 인버터 . 전압 값은 변압기 구현을 통해 더 증가 할 수 있습니다.

이러한 종류의 에너지 변환은 에너지 흐름 경로를 다시 변경할 수있는 경우에도 가역적 일 수 있습니다. DC 전원과 부하가 모두 가장자리에서 제거되면 열전 발전기에서 열을 간단히 제거 할 수 있습니다. 그래서 이것은 열전 발전기 이론 일 뒤에.

열전 발전기 효율 방정식

이 장치의 효율은 부하 저항을 가로 지르는 열 흐름에 대한 부하 섹션의 저항에서 생성 된 전력의 비율로 표시됩니다. 이 비율은 다음과 같이 표현됩니다.

효율성 = (RL에서 생성 된 전력) / (열 흐름 'Q')

= (나^두아르 자형_엘) / Q

효율성 = (αΔT / R + R_엘)^두(아르 자형_엘) / Q

이것이 열전 발전기의 효율을 계산하는 방법입니다.

열전 발전기 유형

TEG 장치 크기, 방열판의 종류 및 열원, 전력 능력 및 응용 목적에 따라 TEG는 주로 세 가지 유형으로 분류되며 다음과 같습니다.

화석 연료 발생기
핵연료 발전기
태양열 소스 생성기

화석 연료 발생기

이 유형의 발전기는 등유, 천연 가스, 부탄, 목재, 프로판 및 제트 연료를 열원으로 사용하도록 설계되었습니다. 상업용 애플리케이션의 경우 출력 전력은 10-100 와트입니다. 이러한 종류의 열전 발전기는 항해 지원, 정보 수집, 통신 네트워크 및 음극 안전과 같은 원격 위치에서 사용되므로 금속 파이프 및 해양 시스템을 파괴하는 전기 분해를 방지합니다.