Как работает термоэлектрическая генерация?

1. Сегодня окружающая среда ухудшается, а энергия становится все более и более напряженной. Исследователи ищут экологически чистые и не загрязняющие окружающую среду источники энергии. Среди них всем знакомы солнечная энергия, энергия ветра и энергия приливов и отливов. Также в некоторых научно-фантастических романах, представляющих будущую жизнь людей, в большей или меньшей степени будет упоминаться энергия, а раз разница температур частота выработки энергии не мала. Например, в сказке Чжэн Юаньцзе появилось устройство, напоминающее черепаший панцирь, и люди носили его на спине, используя тепло, выделяемое человеческим телом, для выработки электричества для повседневного использования. Единственный недостаток этого устройства — его уродливый вид, но генерируемого электричества вполне достаточно, чтобы каждый мог носить этот «черепаший панцирь». Хотя Чжэн Юаньцзе использовал сатиру на социальные явления, в принципе, такое устройство возможно. Хотя в реальной жизни не существует достаточного количества продуктов, некоторые исследователи сделали модельные продукты в экспериментальных условиях. . Реализация термоэлектрической генерации энергии началась еще в 1940-х годах. Первоначальная эффективность преобразования термоэлектрических материалов была низкой, стоимость — высокой, а срок службы — коротким. Она была ограничена военной и аэрокосмической областями, и до недавнего времени не получила быстрого развития в гражданской сфере. Новая горячая точка.

2. Принцип выработки энергии за счет разницы температур заключается в том, что, поскольку температура поверхности человеческого тела немного выше, чем дневная температура окружающей среды, эта разница температур может быть напрямую преобразована в электрическую энергию с помощью специальных материалов для разницы температур. Использование разницы температур происходит не только таким образом, но и тепловое расширение и сжатие воздушной камеры может быть использовано для затягивания пружины через механическую конструкцию, или среда нагревается до испарения, чтобы привести в движение лопасти генератора, но в теории это не преобразуется непосредственно в Эффективность электрической энергии высока. Термоэлектрическая генерация — это технология производства электроэнергии, разработанная на основе эффекта Зеебека термоэлектрических материалов. В ней используются два различных типа полупроводниковых термоэлектрических материалов, P-типа и N-типа (P-тип — материал, богатый дырками, а N-тип — материал, богатый электронами). Один конец соединяется, образуя PN-переход, как показано на рис. 1a, помещенный в состояние высокой температуры, а другой конец — в состояние низкой температуры, и между двумя концами должна быть определенная разница температур. В результате теплового возбуждения концентрация дырок (электронов) на высокотемпературном конце материала типа P(N) выше, чем на низкотемпературном, поэтому под действием этого градиента концентрации дырки и электроны начинают диффундировать к низкотемпературному концу, формируя электродвижущую силу Термоэлектрический материал завершает процесс непосредственного преобразования тепловой энергии, поступающей на высокотемпературный конец, в электрическую энергию за счет разницы температур между высоко- и низкотемпературными концами. Одно и то же устройство, если оно питается, может реализовать активное охлаждение, которое является эффективным методом применения электрического охлаждения и может быть использовано в малом и микроохлаждающем оборудовании.

 

 

3. В процессе изготовления устройства, из-за ограничений по материалам и разницы температур, один PN-переход может формировать небольшую электродвижущую силу и относительно небольшой ток. Если последовательно соединить множество таких PN-переходов, можно получить достаточно высокое напряжение, чтобы стать эффективным термоэлектрическим генератором. Метод интеграции, показанный на рисунке ниже, очень распространен при изготовлении устройств.

 

 

4. Помимо использования солнечной энергии для производства термоэлектрической энергии, все остальные источники термоэлектрической разницы генерируются за счет других видов энергопотребления. Даже если он используется на поверхности человеческого тела, он также использует энергию биомассы, вырабатываемую человеком. Поскольку энергия, рассеиваемая в виде тепловой энергии, значительна, а запасы солнечной энергии и энергии океана очень велики, термоэлектрическая генерация имеет большие перспективы развития.

Эта статья была написана отделом исследований и разработок компании Longchang Chemical. При копировании и перепечатке, пожалуйста, указывайте источник.