Жылуулук энергиясынан жарык 5 долларга чейин: 7 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Биз Нидерландияда эки өнөр жай дизайнынын студентибиз жана бул Концепт Дизайн Технологиясы суб-курсунун бир бөлүгү катары тез технологиялык изилдөө. Өнөр жай дизайнери катары конкреттүү технологияларды түшүнүктөргө киргизүү үчүн негизделген чечимди кабыл алуу үчүн технологияларды методикалык талдоого алуу жана аларды тереңирээк түшүнүү пайдалуу.

Бул көрсөтмөлүү болгон учурда, биз TEG модулдарынын канчалык натыйжалуу жана арзан болорун билүүгө кызыкдарбыз жана эгер алар, мисалы, от жагылган электр банктары же фонариктер сыяктуу сырткы аксессуарларды кайра заряддоого ылайыктуу вариант болсо. Батарея кубатынан айырмаланып, от менен жылуулук энергиясын биз ээн талаанын каалаган жеринде жасай алабыз.

Практикалык колдонуу

Биз батареяларды кубаттоо жана LED чырактарын иштетүү үчүн TEGлердин колдонулушун изилдеп жатканбыз. Биз TEG модулдарынын колдонулушун элестетебиз, мисалы, шамдын очогунда электр энергиясынан көз карандысыз болушу үчүн.

Биздин иликтөөбүз кытайлык онлайн соода түйүндөрүнөн тапкан арзан чечимдерге багытталган. Учурда TEG модулдарын практикалык колдонууда сунуштоо кыйын, анткени аларда кубаттуулугу өтө аз. Бүгүнкү күндө рынокто абдан эффективдүү TEG модулдары бар болсо да, алардын баасы чырак сыяктуу кичинекей керектөөчү товарларга мүмкүнчүлүк бербейт.

1 -кадам: Бөлүктөр жана шаймандар

Бөлүктөр

-Thermoelectric Module (TEG) 40x40mm (SP1848 27145 SA) https://www.banggood.com/40x40mm-Thermoelectric-Power-Generator-Peltier-Module-TEG-High-Temperature-150-Degree-p-1005052.html? rmmds = издөө & cur_warehouse = CN

-Таланттар

-Нан тактасы

-Кызыл LED

-Кээ бир зымдар

-Жылытуучу гипс/ термикалык паста

-металл сыныктары/жылыткыч (алюминий)

Куралдар

-Ар кандай термометр

-Кандооч

-(санарип) мультиметр

-Жарык

-Кичи Висе (же анын астына чайкоо салууга мүмкүндүк берген башка объект)

2 -кадам: Иштөө принциби жана гипотеза

Бул кантип иштейт?

Жөнөкөй сөз менен айтканда, TEG (термоэлектр генератору) жылуулукту электрдик чыгууга айландырат. Бир жагын жылытуу керек, экинчи жагын муздатуу керек (биздин учурда текст менен капталын муздатуу керек). Үстүнкү жана астыңкы капталдардагы температуранын айырмасы эки плитанын тең электронунун ар кандай энергия деңгээлине ээ болушуна алып келет (потенциалдуу айырма), бул өз кезегинде электр тогун жаратат. Бул көрүнүш Зебек эффекти менен сүрөттөлөт. Бул дагы эки тараптын температурасы бирдей болгондо электр тогу болбойт дегенди билдирет.

Жогоруда айтылгандай, термоэлектр генераторлору изилдөө үчүн тандалып алынган. Биз SP1848-27145 түрүн колдонобуз, баасы бирдигине үч евродон төмөн (жеткирүүнү кошкондо). Биз рынокто кымбатыраак жана эффективдүү чечимдер бар экенин билебиз, бирок биз бул "арзан" ТЭГдердин потенциалы менен кызыктык.

Гипотеза

TEG модулдарын саткан веб -сайтта электр энергиясын конверсиялоо үчүн эффективдүүлүккө карата кайраттуу дооматтар болгон. Биз бул дооматтарды иликтегенден кийин кичине айланма жолго түшөбүз.

3 -кадам: Даярдоо жана чогултуу

1 -кадам: Цехте табылган алюминий бөлүктөрүнүн жардамы менен жөнөкөй муздатуучу жасалган, алар TEG модулуна термикалык пастаны колдонуу менен бекитилген. Бирок, мисалы, жез, жез же баш аламандык сыяктуу башка металлдар да бул орнотуу үчүн жетиштүү түрдө иштейт.

2 -кадам: Кийинки кадам экинчи ТЭГдин оң коргошунга биринчи ТЭГдин терс коргошун кошууну камтыйт, бул электр тогунун сериялуу болушун камсыз кылат (эки ТЭГтин чыгышы кошулат дегенди билдирет). Биздин орнотуу менен, биз TEG үчүн болжол менен 1,1 вольт өндүрө алдык. Бул кызыл диодду күйгүзүү үчүн керектүү 1.8 вольтко жетүү үчүн экинчи TEG кошулганын билдирет.

3 -кадам: Биринчи ТЭГдин кызыл (позитивдүү) зымын жана экинчи ТЭГтин кара (терс) зымын тиешелүү жерлердеги нан тактасына туташтырыңыз.

4 -кадам: нанга кызыл LED коюңуз (эстен чыгарбаңыз: узун бут оң жагы).

5 -кадам: Акыркы кадам жөнөкөй*, шамдарды күйгүзүңүз жана жалындын үстүнө TEG модулдарын коюңуз. Сиз TEG'лерди үстүнө коюу үчүн бекем нерсени колдонгуңуз келет. Бул аларды жалын менен түз байланышта болуудан сактайт, бул учурда виске колдонулган.

Бул жөнөкөй тест болгондуктан, биз туура корпустарды же муздатуу үчүн көп убакыт короткон жокпуз. Ырааттуу жыйынтыктарды камсыз кылуу үчүн, биз TEGдин сыноо үчүн чайкандан бирдей аралыкта жайгашканына ынандык.

*Экспериментти кайталоого аракет кылып жатканда, муздатуу үчүн муздаткычка же тоңдургучка радиатор менен ТЭГдерди коюу сунушталат. Муну жасоодон мурун аларды нан тактасынан алып салууну тактаңыз.

4 -кадам: Орнотуу

Алгачкы тестирлөө

Биздин алгачкы тест тез жана кир болчу. Биз TEG модулун чайдын үстүнө коюп, чайдын жарыгынын жана муздун кубатынын алюминий корпусун колдонуп, TEGдин "суук учун" муздатып койдук. Биздин термометр (солдо) TEG чокусунун температурасын өлчөө үчүн кичинекей кыскычка (жогорку оңго) жайгаштырылган.

Акыркы тест үчүн кайталоолор

Акыркы тестибиз үчүн, ишенимдүү жыйынтыкты камсыз кылуу үчүн орнотууга бир нече өзгөртүүлөрдү киргиздик. Биринчиден, биз муздак сууну алюминийдин чоң блогун колдонуу менен пассивдүү муздатуу үчүн алмаштырдык, бул потенциалдуу ишке ашырууну тыгызыраак чагылдырат. Экинчи TEG керектүү натыйжага жетүү үчүн кошулду, бул кызыл LEDди күйгүзүү.

5 -кадам: Жыйынтыктар

Сүрөттөлгөн орнотууну колдонуу кызыл LEDди күйгүзөт!

Бир TEG канчалык күчтүү?

Өндүрүүчү TEG 1009 температура айырмасына дуушар болгондо 669mA токто 4.8Vга чейин ачык схема чыңалуусун өндүрө алат деп ырастайт. Күч формуласын колдонуп P = I * V, бул болжол менен 3,2 ватт болот деп эсептелет.

Биз бул дооматтарга канчалык жакын келе аларыбызды көрүү үчүн жолго чыктык. TEGдин түбүндө Цельсий боюнча 250 градус жана үстү жагында 100 градуска жакын өлчөө, эксперимент өндүрүүчүнүн талаптарына салыштырмалуу бир топ айырмачылыкты көрсөтөт. Чыңалуу 0,95 вольттун жана 150 мАнын тегерегинде токтоп турат, бул 0,135 ваттка барабар.

6 -кадам: Талкуу

Биздин эксперимент бизге бул TEGлердин потенциалы жөнүндө жакшы таасир калтырат, анткени биз алардын чыгарылышы бир аз көңүл ачуу жана эксперимент үчүн татыктуу деп айта алабыз, бирок бул системаларды туура муздатуу жана туруктуу энергия булагын өндүрүү үчүн тартылган физика Күн энергиясы сыяктуу башка мүмкүн болгон тармактан тышкаркы чечимдер менен салыштырганда, реалдуу дүйнөдө ишке ашыруу мүмкүн эмес.

Сөзсүз түрдө ТЭГ үчүн орун бар жана фонарикти иштетүү үчүн от жагуу идеясы ишке ашкандай көрүнөт; биз термодинамиканын мыйзамдарына байланыштуу чектелгенбиз. Температуранын айырмасына жетишүү керек болгондуктан, TEGдин бир тарабы (активдүү) муздатууга, экинчиси туруктуу жылуулук булагына муктаж. Экинчиси, от жагуу учурунда маселе эмес, бирок муздатуу абдан натыйжалуу болушу керек, ошондуктан активдүү муздатуучу чечим керек болот жана буга жетишүү кыйын. Бул чечимдердин иштеши үчүн керектүү көлөмдү эске алганда, учурдагы батарея технологиясына салыштырмалуу, жарыктарды иштетүү үчүн батареяны тандоо алда канча логикалуу болот.

Жакшыртуулар

Келечектеги эксперименттер үчүн туура радиаторлорду (мисалы, сынган компьютерден) сатып алуу жана аларды TEGдин ысык жана муздак жагына колдонуу сунушталат. Бул жылуулукту туура бөлүштүрүүгө мүмкүндүк берет жана алюминийдин катуу блогуна караганда муздак жагындагы ысыктын таралышын жеңилдетет.

Бул технологиянын келечектеги колдонмолору Учурда TEGлер негизинен (экологиялык жактан таза) техникалык продуктыларда калдыктарды жылуулукту энергия үчүн колдонуунун каражаты катары табылган. Келечекте бул технология дагы көп нерсеге потенциалга ээ. Жарык буюмдарынын дизайны үчүн бир кызыктуу багыт - бул тагылуучу кийимдер. Дененин жылуулугун колдонуу кийимге же денеге оңой орнотула турган батареясыз жарыктарга алып келиши мүмкүн. Бул технология фитнеске байкоо жүргүзүү продуктуларын мурдагыдан да ар тараптуу пакеттерде иштетүү үчүн өзүн өзү иштетүүчү сенсорлордо колдонулушу мүмкүн. (Айкын Термоэлектриктер, 2016).

7 -кадам: Жыйынтык

Жыйынтыктасак, технология перспективдүү көрүнгөндөй, система электрдик заряддын бирдей агымын камсыз кылуу үчүн активдүү муздатууну жана туруктуу жылуулук булагын талап кылат (биздин учурда туруктуу жарык). Биздин орнотуу муздаткычтын жардамы менен радиаторлорду тез муздатууга мүмкүндүк берсе да, бул эксперимент эч кандай тышкы электр энергиясыз кайра чыгаруу үчүн абдан кыйын болмок; оң жана терс жактары бирдей температурага жеткенде жарык өлмөк. Технология азыркы учурда анча деле колдонулбаса да, жаңы жана инновациялык технологиялардын жана материалдардын тынымсыз агымын эске алып, кайда баратканын көрүү кызык.