DIY thermo-elektrische generatoren:het werkingsprincipe en hoe er een te maken

Zijdeel van thermo-elektrische generator

Bron:Wikimedia Commons

Tegenwoordig hebben veel mensen over de hele wereld het oogsten van groene energie omarmd. Waarom? Gemakkelijk! Het biedt elektriciteit uit verspilde of verschillende energiebronnen in een omgeving. Interessant is dat het systeem dit allemaal doet zonder batterijen of netaansluiting. Sommige van zijn energie- en warmtebronnen omvatten thermische, zonne- en radiofrequenties. Dat gezegd hebbende, technologie voor het oogsten van thermo-elektrische energie is een bron van energie, die onder de groene categorie valt. En het gebruikt het Seebeck-effect om de temperatuurgradiënt te veranderen in elektrisch vermogen. Dus, wil je leren hoe je een robuuste en betrouwbare omvormer voor energieproductie kunt bouwen? Dat wil zeggen, een die elektriciteit produceert waar de warmte verdwijnt? Dan zou het helpen als je zou overwegen om zelf thermo-elektrische generatoren te maken.

In dit artikel leren we je over de TEG, gedetailleerde stappen om er een te maken en meer.

Laten we beginnen!

Wat is TEG?

Thermo-elektrische generatordiagram

Bron:Wikimedia Commons

De TEG- of Peltier-generator is een halfgeleiderapparaat in vaste toestand. Het verandert inderdaad het warmteverschil tussen de laag van het apparaat in elektriciteit (of een waardevolle gelijkstroombron).

Verder is het van cruciaal belang om de thermo-elektrische koeler niet te verwarren met de TEG. Ze hebben immers allebei dezelfde componenten. In werkelijkheid produceert de thermo-elektrische koeler een elektrische stroom wanneer u spanning op het apparaat zet. En het wordt uiteindelijk een thermo-elektrisch apparaat.

De elektriciteit uit warmte stimuleert dus het Peltier-effect. Daarom verplaatst het product warmte van de koude naar de warme kant. Maar de thermo-elektrische generatoren helpen bij het verwijderen of toevoegen van warmte, vooral voor solid-state apparaten. Het wordt ook geleverd met twee verschillende halfgeleidermaterialen die u kunt gebruiken voor het Seebeck-effect.

Wat is een Seebeck-effect? Het helpt de TEG om elektrische energie te gaan produceren wanneer u het aan een temperatuurverschil over de keerzijden blootstelt. En dit gebeurt wanneer de geconfigureerde interne structuur van de TEG enkele gedoteerde p- en n-halfgeleiders gebruikt.

We zullen er later in dit artikel meer over vertellen.

Hoe werken thermo-elektrische generatoren?

Voordat we ingaan op hoe thermo-elektrische generatoren werken, is het van vitaal belang om hun constructie te begrijpen.

Bouw van de TEG

De TEG heeft meestal twee speciale halfgeleiders P-type en N-type, en elk van de halfgeleiders heeft verschillende elektronenvermogensdichtheden. Dat gezegd hebbende, kunt u beginnen met het thermisch plaatsen van uw alternerende halfgeleiderzuilen (p- en n-type).

En de pilaren moeten op één lijn liggen. Dat wil zeggen dat de palen elektrisch in serie moeten staan. Hiermee kunt u aan elke kant een warmtegeleidende plaat gebruiken om beide pilaren met elkaar te verbinden.

De tip hier is om te kiezen voor een keramische geleidende plaat - als u geen andere isolator wilt toevoegen. Dus als je een spanning aanbrengt op de vrije uiteinden van de halfgeleiders, zal de stroom over de bimetaalverbinding vloeien.

U zult dus een verschil in thermische energie opmerken, wat geen incidentele uitzondering is. Bovendien neemt het gedeelte van de opstelling met de koelplaat de warmte op (hete rookgasafvoer), en verplaatst deze deze vervolgens naar de andere kant van het apparaat.

Werkingsprincipe van thermo-elektrische generatoren

De thermo-elektrische generatoren werken door middel van het Seebeck-effect. En dit effect treedt op wanneer de halfgeleiders ladingsdragers binnenin zien bewegen. Maar welke ladingdrager je hebt, hangt af van het type halfgeleider dat je gebruikt.

Ladingsdragers zijn bijvoorbeeld gaten in gedoteerde p-type halfgeleiders en elektronen in het n-type. Dat gezegd hebbende, vanaf de hete kant van de halfgeleider hebben de ladingsdragers de neiging om te diffunderen. Als gevolg hiervan heeft het ene uiteinde van het apparaat een opeenhoping van alle vormen van energieladingen.

Een Radiostope Thermo-elektrische Generator

Bron:Wikimedia Commons

Daarom zal de opbouw een spanningspotentiaal genereren dat recht evenredig is met het temperatuurverschil over de halfgeleider.

Wat is het Seebeck-effect

Het Seebeck-effect treedt op wanneer een elektrisch geleidend materiaal een elektromotorische kracht ontwikkelt tussen twee punten als gevolg van een verschil in temperatuurbereik. Dus je kunt de emf thermo-elektrisch of Seebeck emf noemen.

Ook verwijst de Seebeck-coëfficiënt naar de verhouding tussen het temperatuurbereikverschil en emf. Vervolgens helpt het thermokoppel u het potentiaalverschil over de uiteinden (warm en koud) tussen twee verschillende moduleontwerpmaterialen te meten.

Verder is het potentiaalverschil evenredig met het verschil in temperatuur (over het koude en hete uiteinde). Maar het nadeel van dit effect is dat het extreme temperatuurverschillen vereist.

En dit is het moeilijke deel van het systeem, omdat overtollige warmte aan de ene kant van het apparaat de andere kant zal verwarmen. Daarom kan het de TEG beschadigen en nul elektriciteit produceren.

Dus om een ​​optimale respons te behouden, mag slechts één kant van uw TEG heet zijn en moet de tegenzijde ontspannen zijn.

DIY thermo-elektrische generator

DIY thermo-elektrische generator

Bron:Phys.org

Hier is de lijst met dingen die je nodig hebt om je doe-het-zelf thermo-elektrische generator te bouwen:

• Kaarsen (10)
• Aluminium dienblad (1)
• TEC (8)
• Isolatietape (1)
• Soldeerdraad (1)
• Aluminium plaat (1)
• X-acto mes (1)
• Loctite (1)
• Spanningsregelaar (1)
• Soldeerbout (1)
• Thermo-elektrische pasta (1)

Stappen

Stap 1- Bevestig en soldeer de thermo-elektrische koelers

Begin met het gebruik van een liniaal om de afmeting van uw TEC te bevestigen (ongeveer 40 x 40 mm). Gebruik dan uw 8 TEC. Maar als je meer stroom en spanning wilt, kun je 10 gebruiken. Dus met de 8 TEC moet de basis van je aluminium bak 160 x 80 mm zijn.

Terwijl je toch bezig bent, moet je ervoor zorgen dat je basis plat is. Op die manier is het gemakkelijk om je TEC te lijmen, zodat je de temperatuurgradiënt kunt krijgen. Vervolgens kunt u het gebied waar u de TEC gaat installeren, isoleren met de isolatietape.

Doe daarna wat koelpasta op de blanco kant. Terwijl je toch bezig bent, plak je de TEC met de letters naar boven gericht. Hiermee zie je dat de draden paren vormen (rood en zwart). Behalve de TEC nummer 4 zwarte draad en nummer 8 rode draad, soldeer de andere kabels.

Met andere woorden, TEC 8 en 4 moeten los blijven. Vervolgens kunt u de lus voltooien door TEC 5 (zwarte draad) aan TEC 1 (rode draad) te solderen.

Als je het proces hier hebt voltooid, plaats je nog wat isolatietapes op de soldeerpunten. Op die manier komen de soldeerproblemen niet in contact met andere oppervlakken.

Stap 2- Maak je stand

In deze stap moet u rekening houden met de hoogte van uw aluminium dienblad, namelijk 50 mm. Met dat in gedachten, voeg een TEC-dikte van ongeveer 5 mm toe. De afstand tussen de TEC en kaarsvlammen kan dan 15 mm zijn.

De berekening is als volgt:

• Kaars + vlam =30 mm
• Hoogte aluminium bak + TEC-dikte =(50 + 5) =55 mm
• Spleet tussen TEC en vlam =15 mm
• Volledige standhoogte =100 mm

Zorg er daarom voor dat je aluminium plaat ongeveer 430 x 100 mm is.

Stap 3 - Bouw ondersteuning voor uw spanningsregelaar

U kunt dit doen door een aluminium strip te snijden, en de afmeting kan 30 x 250 mm zijn. Ga dan verder met het vouwen van de randen.

Daarom moeten de randen perfect aansluiten op de zijkanten van de aluminium bak. Ondersteun daarna de standaard door drie kurken te lijmen. Hiermee kun je ter isolatie je spanningsregelaar direct op de kurk lijmen.

Stap 4- Verbind de TEC-draden met de spanningsregelaar

Meestal is de zwarte draad negatief, terwijl de rode vrolijk is. Meet je dus de spanning tussen TEC 8 en 4, dan krijg je een negatieve spanning. Het betekent dus dat er sprake is van omgekeerde polariteit vanwege de manier waarop je de TEC-pads aanvankelijk hebt gesoldeerd.

Je moet dus een omgekeerde verbinding maken voor de TEC-pads met de spanningsregelaar.

Gebruik ook een aluminium plaat, aangezien de TEC met temperatuurverschillen werkt. Buig de randen terwijl je toch bezig bent.

Zo krijgt je TEC meer warmte van de kaarsen. En uw aluminium (160 x 120 mm) moet buiten de TEC-platen vallen. Lijm vervolgens het aluminium op de TEC met wat thermische lijm en laat het drogen.

Stap 5- Test weg

Voeg zoveel kaarsen toe op basis van wat uw basis kan ondersteunen. Steek dan de kaarsen aan en maak je dienblad vast.

Voeg daarna wat water en ijsblokjes toe om je water koeler te maken. En koeler water vertaalt zich in meer energie. Hiermee ziet u een lampje op de LED die is aangesloten op uw spanningsregelaar. Als gevolg hiervan zal de weergegeven spanning beginnen toe te nemen.

Daarna kunt u ongeveer twee minuten wachten totdat de installatie is gestabiliseerd. Druk daarna op de spanningsregelaarknop. Als gevolg hiervan laat uw filter slechts 5V door de regelaar.

Afronding

Het is mogelijk om doe-het-zelf thermo-elektrische generatoren te bouwen, zolang je in dit artikel leest. Het bouwen van dit gratis energieapparaat is ook een goede stap in de goede richting, vooral als je een 'groene voorstander' bent. Bovendien helpt het je om temperatuur gemakkelijk om te zetten in elektriciteit.

Dus, wat denk je van TEG's? Hulp nodig bij het instellen van het apparaat? Voel je vrij om ons te bereiken. We helpen je graag verder.