Bidrag fra A.F.

Seebeck-effekten har vært brukt til småskala elektrisitetsproduksjon i ganske lang tid. Før inntoget av solcellepaneler var dette en ganske vanlig måte å få i det minste noe elektrisk kraft på. Mange husker fortsatt den såkalte "partisan" bowlerhatten. Ved hjelp av en slik pott var det mulig å drive en radiostasjon. En gryte med vann ble satt på bålet. Termoelementer ble installert inne i bunnen av potten. På grunn av varmestrømmen fra brannen til vannet gjennom termoelementer, mottok brukeren en elektrisk strøm.
En moderne analog av "partisan" bowlerhatten:

Termoelektrisk "gerilja"-gryte

På en gang ble parafinlamper med lignende effekt med en elektrisk effekt på rundt 5 W også mye brukt.
Parafinlampe med en termoelektrisk generator installert på den:

Termoelektrisk parafinlampe

For tiden, flere tiår senere, har lignende produkter begynt å bli produsert av både kinesiske og amerikanske selskaper. Imidlertid har de en betydelig ulempe. De termoelektriske modulene som brukes der er produsert ved hjelp av Peltier elementteknologi, og ikke Seebeck termoelektrisk batteriteknologi. Som et resultat er disse produktene svært kortvarige.
Fra tid til annen hører du hvordan oppfinnsomme mennesker prøver å få autonom elektrisitet ved å "dekke ovnen med Peltier-elementer." De tar imidlertid ikke hensyn til at det ikke er nok å varme opp den termoelektriske modulen. Det er nødvendig å passere gjennom den så mye varme som mulig. Det vil si at den på den ene siden er effektiv å varme opp, og på den andre er den veldig effektiv å kjøle ned. Og jo høyere temperaturforskjell, jo flere prosent av varmen vil bli omdannet til elektrisitet. Du kan kjøpe keramiske termoelektriske moduler online, som selges som termoelektriske generatormoduler. Men du må forstå at for at en slik termoelektrisk modul skal vise minst 80% av kraften som er deklarert på den, må den avkjøles med en konstant strøm av kaldt vann gjennom en nøye justert aluminiumsplate. Selvfølgelig er slik kjøling usannsynlig i husholdningsapparater. Og i alle fall er levetiden til slike termoelektriske generatormoduler ekstremt lav på grunn av avviket mellom teknologiene som brukes til produksjonen og driftsforholdene. Nemlig en stor temperaturforskjell sammenlignet med Peltier-elementer. Generatormoduler, som er produsert ved hjelp av teknologi utviklet for langsiktig drift under reelle forhold og med høy effektivitet, kan du se på vår nettside på siden for termoelektrisk generatormodul.
Nok et produkt av vår utvikling, beregnet for daglig bruk. Dette er en elektrisk energiovn eller en generatorovn. Dette er en termoelektrisk generator montert i en komfyr med fast brensel. Designet for oppvarming med naturlig sirkulasjon av flytende kjølevæske. En slik ovn kan gi forbrukeren strøm med en topp elektrisk effekt på opptil 2 kW (spenning 220 V), samt 5-7 kW termisk energi.
Skjematisk av en generatorovn med en termoelektrisk generator.

TEKNISKE EGENSKAPER FOR GENERATOROVN

Elektrisk effekt på topp - 2 kW

Konstant nominell elektrisk effekt - 150 W

Spenning - 12 V og 220 V

Termisk effekt - 5-7 kW

Oppvarming - væske

Kostnad - fra 48 000 rubler.

Det er også et alternativ for gassdrivstoff. Vi har utviklet en gassvarmekjele med termoelektrisk kraftproduksjon.
Ordning for drift av en termoelektrisk generator - gassvarmekjele.

Hei alle sammen.
Jeg presenterer for deg et annet sett for å sette sammen et visuelt hjelpemiddel for fysikktimer, elektrisitetsdelen, eller bare en modell av en vifte med en termoelektrisk generator. Inneholder en elektrisk motor og en strømkilde i form av et Peltier-element. Dette visuelle hjelpemiddelet viser hvordan du kan bruke alternative energikilder, og utvider ganske enkelt horisonten din. Du kan kalle det et leketøy, men med reservasjon, fordi det brukes varmt vann. Så, for de som er interessert, vennligst referer til katten.

Ifølge Wikipedia er et Peltier-element en termoelektrisk omformer, hvis driftsprinsipp er basert på Peltier-effekten - forekomsten av en temperaturforskjell når en elektrisk strøm flyter. I engelskspråklig litteratur er Peltier-elementer betegnet med TEC (fra engelsk Thermoelectric Cooler - termoelektrisk kjøler).
Mange har allerede hørt om slike elementer, og noen har allerede brukt dem til egne formål. Et tydelig eksempel på bruk av et Peltier-element er en vannkjøler på et kontor. Avkjølt vann oppnås ved hjelp av et Peltier-element.
Men i vårt tilfelle burde det være omvendt. Vi må få strøm fra dette elementet.
I dette tilfellet vil den motsatte effekten av Peltier-effekten, kalt Seebeck-effekten, hjelpe oss.
Seebeck-effekten er fenomenet med forekomsten av EMF i en lukket elektrisk krets bestående av seriekoblede forskjellige ledere, kontaktene mellom dem har forskjellige temperaturer. Seebeck-effekten kalles også noen ganger ganske enkelt den termoelektriske effekten.
Ganske enkelt, når den ene siden av elementet varmes opp eller avkjøles, genereres elektrisitet. Denne spesielle konstruktøren er designet for å bruke Seebeck-effekten og ved å sette den sammen får vi en termoelektrisk generator.
Et slående eksempel på en termoelektrisk generator som ble utbredt i etterkrigsårene er TGK-3 termogenerator:


Kilden til varme og for øvrig lys var en vanlig parafinlampe. De utviklede finnene ga størst mulig temperaturforskjell for å generere elektrisitet.
En tidligere versjon av termogeneratoren TG-1 ble brukt under den store patriotiske krigen fra 1943 i partisanformasjoner og var til god hjelp for batterier og bilbaserte generatorer.

Partisan bowlerhatt

Da den store patriotiske krigen begynte, utviklet fysikere ved Leningrad Institute of Physics and Technology den termoelektriske generatoren TG-1, kjent som "partisanpotten", spesielt for partisaner og sabotasjegrupper kastet bak fiendens linjer. Arbeidet med opprettelsen ble ledet av en av Ioffes kolleger, Yuri Maslakovets, som ble interessert i termoelektriske fenomener i halvledere allerede før krigen. TG-1 så virkelig ut som en gryte, ble fylt med vann og plassert på bål. Halvledermaterialene som ble brukt var en forbindelse av antimon med sink og konstantan, en kobberbasert legering med tilsetning av nikkel og mangan. Temperaturforskjellen mellom brannflammen og vannet nådde 300° og var tilstrekkelig til å generere strøm i den termoelektriske generatoren. Som et resultat ladet partisanene batteriene til radiostasjonen deres. Kraften til TG-1 nådde 10 watt. Generatoren ble lansert i mars 1943 ved Research Institute 627 med pilotanlegg nr. 1.

Vi har blitt kjent med formålet og operasjonsprinsippet, la oss nå gå videre til designeren vår.

Levering og pakking:

Levering med transportselskap innen 19 dager.


Jeg håpet at med en slik emballasje ville ingenting skje med meg.


Standard emballasje fra en dobbel pose med deler på innsiden.

Åpne pakken:
Kryssfinerbunn, flere like stenger. Noen av dem brukes som ben. Bar for stativ. Polypropylenlås for å feste elmotoren. Selve den elektriske motoren og en tube med lim. Dette bildet inkluderer ikke en beholder med lokk for kaldt vann. Mer om dette senere.


Et glass med lokk for varmt vann. Laget av aluminium, overfører varme godt. Mål 60x60 mm. Kraftverket til settet var skjult inne i glasset - et Peltier-element med installert radiator. Kapasiteten til glasset er minst 100 milliliter.

Bruksanvisning:

Du trenger ikke følge disse instruksjonene når du monterer, fordi katten har mistet alle delene.

Litt tjære:

Selv om plastboksen lå i en egen pose, var den fortsatt skadet. Jeg tok ut fragmentene og limte dem på plass med dikloretan. Det var spor igjen, jeg jevnet dem ut litt med sandpapir.

Elektrisitetskilde - Peltier-element:
Dessverre er det enten ingen merking, eller så var det en, men på den andre siden.


Elementet er limt til en radiator som måler 40x40x20 mm og har 11 finner.
Forresten, en lignende radiator kan fås fra broen (nord eller sør) til et gammelt hovedkort.


Interessant detalj, minner du deg ikke om noe?


Ja, dette er en 1-tommers rørholder av polypropylen. Den takler imidlertid å fikse elmotoren med et smell.


Den elektriske motoren er veldig svak. Driftsspenning 5 Volt.
100% av det samme kan oppnås ved å demontere en gammel CD-Rom der motoren er ansvarlig for å flytte brettet.


Viften er 3-bladet, diameter ca. 55 mm. Skyves direkte på motorakselen.
Av en eller annen grunn minnet det meg om Carlson, som bor på taket.


Limet denne gangen er faktisk identifisert som PVA. Ikke frosset. Limer godt og raskt.

Byggeprosess:

Vi fikser bena på basen. Vi installerer en blokk som begrenser bevegelsen til badekaret.
Vi fikser badekaret med dobbeltsidig tape og fester deretter den lange stangen vinkelrett på basen. Deretter, ved hjelp av PVA-lim, fikser vi polypropylenklemmen med en motor med en vifte forhåndsinstallert i den. For pålitelighet kan du fikse det med en liten skrue.
Elektrisk del - vi kobler ledningene til den elektriske motoren etter farge med ledningene til Peltier-elementet og isolerer dem med varmekrympbare rør.
På dette tidspunktet kan monteringen anses som komplett.

For å starte designeren, må du helle kaldt vann i en gjennomsiktig beholder omtrent 2/3 full, senke radiatoren med ribbene ned og plasser en aluminiumskopp på toppen som vi allerede hell varmt vann i. For en bedre visuell effekt er det bedre å helle kokende vann. I alle fall, jo større temperaturforskjellen er, jo mer kraft vil generatoren gi til motoren og jo høyere viftehastigheten vil være.

Badet festes til basen med PVA-lim. I følge instruksjonene var det nødvendig å bruke dobbeltsidig tape. Men siden jeg behandlet overflaten med sandpapir, festet den seg helt fint. Det er ikke behov for en trykkstang.


Jeg gjorde en liten feil under monteringen. Skruen berørte en rektangulær blokk. Jeg måtte flytte motoren litt fremover. Blokken kunne heller ikke installeres.

La oss prøve. Virker ikke! Et lite trykk på bladet og viften tar raskt opp farten.


Vår temperatur er: henholdsvis 5 og 72 grader Celsius.
I dette tilfellet viser voltmeteret 0,8 volt. Dette er verdien under belastning i form av en elektrisk motor.


Turtelleren registrerte en maksimal hastighet på rundt 1400 per minutt.

For bedre kontakt av koppen med Peltier-elementet brukte jeg varmeledende pasta, som jeg kjøpte en gang på Aliexpress.


Med bruken er det ikke nødvendig å skyve viftehjulet. Motoren snurrer opp av seg selv.
Du kan øke effektiviteten litt og jevne bunnen av koppen. Selv om den er stemplet og ikke ser rynket ut, kan overflaten forbedres med fint sandpapir og en flat overflate.
Hurra, nå fungerer den uavhengig og med mindre temperaturforskjell!
Ønsker mer?! Kjør motoren, hastigheten øker litt. Du kan også øke temperaturforskjellen.

Videoen demonstrerer den sammensatte layouten fra alle sider, så vel som i fungerende tilstand.
Resten av videoen, som starter klokken 1:28, handler om montering.

Advarsel:
På grunn av bruk av varmt vann, er det sterkt tilrådelig å gjennomføre testkjøringer under oppsyn av voksne.
Et glass laget av aluminium kan være like varmt som vannet inni. Dekk den enten med selvklebende isolasjonsmateriale, eller håndter den med hansker eller tang.
Motorkraften er svak, så hvis den treffer fingrene med pumpehjulet, er det greit. Det vil ikke skade.

Konklusjoner:
Interessant, enkelt sett. Du kan holde barnet ditt opptatt for kvelden og utvide horisonten. Ikke alle kan leke leker på telefonen.
Tredeler er saget av høy kvalitet. Det er heller ingen grader. Tre - lind eller osp.
Designeren er designet for barn fra barneskolen og oppover. Nøyaktigheten og presisjonen ved montering påvirker ikke det endelige resultatet.
Jeg anbefaler å bruke en loddebolt for å lodde ledninger. Et alternativ er å vri ledningene.
Vanskeligheter ble forårsaket av å feste søylen til basen; enten måtte du vente lenger på limet til å stivne, eller bruke en skrue.

Plattformen er ganske universell. I stedet for et Peltier-element kan du bruke for eksempel fotoceller eller lage et reversibelt alternativ - en elektrisk motor genererer strøm og driver for eksempel en LED.
Eller du kan lage en båt med en skumkropp. Du får en luftbåt. Som bordfan er ideen knapt gjennomførbar.
Som du la merke til, kan mange deler skaffes lokalt. Det gjenstår bare å kjøpe et Peltier-element og gjøre alt selv.
Det er alt. Takk for tiden din.

Produktet ble levert for å skrive en anmeldelse av butikken. Anmeldelsen ble publisert i samsvar med punkt 18 i nettstedsreglene.

Jeg planlegger å kjøpe +18 Legg til i favoritter Jeg likte anmeldelsen +46 +69

Har du sett ballerinaen? Hun snurrer og får øynene til å blende. Uff!
Knyt en dynamo til beinet ditt! La den gi strøm til underutviklede områder!
(A. Raikin)
Jeg ønsket å skrive om hvordan forskere foreslår å lade enheter under ekspedisjoner, ved å bruke spesielle ovner som konverterer varme til elektrisitet. For eksempel BioLite CampStove. Kompakt, veier kun 1 kg og passer lett i en ryggsekk. Pris 129$

Så husket jeg på Thermofor og Indigirka-ovnen, som produserer en effekt på 60 W ved en spenning på 12 volt.

Så fant vi mer
Hatsuden-Nabe fra japanske TES NewEnergyCorporation. Dette er en panne med USB-port, og den kan konvertere ellers bortkastet varme til strøm for å lade telefonen (eller andre USB-dingser).

og igjen, og igjen, og...
Jeg begynte å grave videre, og her er en liten historie om hvor nyttig det er i vår tid å "gjenoppdage" funn.

Begynnelsen av 30-tallet av det 20. århundre kan betraktes som en sann gjenopplivning av termoelektrisitet og termoenergi, og initiativtakeren var akademiker A.I. Ioffe. Han fremmet ideen om at det ved hjelp av halvledere er mulig å ta et reelt skritt mot å konvertere termisk (inkludert solenergi) energi til elektrisk energi. Dette førte til opprettelsen i 1940 av en fotocelle for å konvertere lysenergi til elektrisk energi.

Den første praktiske anvendelsen av halvledertermoelementer ble utført i USSR under den store patriotiske krigen under direkte ledelse av A.I. Ioffe. Det var den nå viden kjente "partisan potten" - en termisk omformer basert på termoelementer laget av SbZn og konstantan. En temperaturforskjell mellom kryssene på 250-300°C ble sikret av brannen mens temperaturen i de kalde kryssene ble stabilisert av kokende vann. En slik enhet, til tross for sin relativt lave effektivitet (1,5-2,0%), ga strøm til en rekke bærbare partisanradiostasjoner. "Partisan Kettle", som en annen lignende enhet, "tekanne", utviklet en elektrisk effekt på rundt 10 watt.
Omtrent på samme tid, her er denne veldig underholdende enheten. En adapter ble installert på en vanlig parafinlampe, som gjorde det mulig å drive en radiomottaker, som på bildet eller Ilyichs lyspære.

Den en gang "vidt kjente, "partisan bowler"" er nå ukjent for nesten alle, akkurat som akademiker A.I. Ioffe. Det er klart at i midten av forrige århundre utviklet energiindustrien seg så raskt at det så ut til at bare litt mer og planen om å elektrifisere hele landet ville føre til at man kunne finne et uttak selv i en tett skog.

Dessverre er ikke landet lenger en kake, det er ingen plan, og nesten en hel industri, ufortjent glemt, finner igjen sin nisje. Det er ikke klart hvorfor disse ropene om "oppfunnet", "innovasjon" osv.?

o 1/ Bildet vårt viser fysikere som deltok i avmagnetiseringen av skip i Sevastopol. Til høyre er I.V. Kurchatov, i sentrum er Yu. S. Lazurkin (nå doktor i fysiske og matematiske vitenskaper, leder for sektoren for Institutt for atomenergi oppkalt etter I.V. Kurchatov,

Folkemilitskjemper, professor ved Leningrad University K. F. Ogorodnikov.

Tilsvarende medlem av USSR LI P. P. Kobeko, som skapte et nytt isolerende stoff - eskapon, som var av stor defensiv betydning, i laboratoriet, ved en vrimaskin.

En gruppe Leningrad-forskere ledet av akademiker A.F. Ioffe skapte og bygde en "partisangryte" - en termoelektrisk generator - ved en av Moskva-fabrikkene. "Partisk potten", som en annen lignende enhet - "tekanne", utviklet seg

E. O. Paton (til høyre) på teststedet mens han testet tanker sveiset med hans metode.

Ved hovedkvarteret til sovjetisk luftfartsvitenskap - Central Aerohydrodynamic Institute oppkalt etter N. E. Zhukovsky. På bildet (fra venstre til høyre): tilsvarende medlem av Spider Academy (nå akademiker, president for USSR Academy of Sciences) M. V. Keldysh, flydesigner S. V. Ilyushin og meritterende

Akademiker V.I. Vernadsky dikterer hans siste arbeid.

Sjefkirurg for den røde armé N.N. Burdenko på et av frontlinjesykehusene i de første månedene av den store patriotiske krigen.

Min klokke av fysikere

Den 9. august 1941 fløy den vitenskapelige direktøren for et av laboratoriene til Institutt for fysikk og teknologi, professor (nå akademiker) Anatoly Petrovich Aleksandrov, og den senere berømte vitenskapsmannen og arrangøren av vitenskap, Igor Vasilyevich Kurchatov, fra Leningrad til Sevastopol . I Sevastopol ble de involvert i arbeidet med den praktiske implementeringen av metoden utviklet ved instituttet for å beskytte skip mot magnetiske miner, som ble utført av en gruppe forskere og representanter for marinen siden begynnelsen av juli.

Essensen av metoden var å avmagnetisere skipet, eller mer presist, å kompensere for den vertikale komponenten av dets eget magnetfelt. Det var nettopp denne komponenten sikringene til tyske magnetgruver ble designet for. Kompensasjon for magnetfeltet ble utført ved hjelp av viklinger plassert i hele skipet, gjennom hvilke en elektrisk strøm ble ført. Deretter ble det utviklet en enklere, viklingsfri avmagnetiseringsmetode for små skip og ubåter.

Statistikk har vist at avmagnetisering av skip kraftig reduserer sannsynligheten for at de blir truffet av magnetiske miner. Snart fikk disse verkene full anerkjennelse fra militære sjømenn. Ikke et eneste skip ble sendt til sjøs uten "visum" fra forskere - uten avmagnetisering og kontroll av det gjenværende magnetfeltet.

I slutten av august forlot A.P. Alexandrov Sevastopol for å organisere arbeidet med demagnetisering av skip i den nordlige flåten. I.V. Kurchatov forble lederen av Sevastopol-gruppen. I november, på Volga-ubåtens flytende base, ble gruppen overført fra det beleirede Sevastopol til Poti. I 1942 dro I.V. Kurchatov til Kazan, hvor Leningrad Institute of Physics and Technology på den tiden var lokalisert, og i 1943 ledet han et team av forskere som begynte utviklingen av sovjetiske atomvåpen.

høy termoEMF og lav varmeledningsevne.

I begynnelsen av krigen ble det opprettet en "partisan-kjele" i Ioffes laboratorium - en termoelektrisk generator for å drive bærbare radiostasjoner. Det var en gryte med termoelementer plassert på utsiden av bunnen. Deres brennbare ledd var i ildens ild, og de kalde, festet til bunnen av potten, ble avkjølt av vann som ble hellet i den.

Nøye valg av materialer og bruk av regenerering har nå gjort det mulig å øke effektiviteten til termoelementet til 15 %. På begynnelsen av århundret hadde konvensjonelle kraftverk denne effektiviteten, men nå er den mer enn tredoblet. Det er foreløpig ikke plass for et termoelement i storskala energisektoren. Men det er også liten energi. Flere titalls watt kreves for å drive en radioreléstasjon på en fjelltopp eller en marin signalbøye. Det er også avsidesliggende steder der det bor folk som trenger strøm og varme. I slike tilfeller brukes termoelementer oppvarmet med gass eller flytende brensel. Det er spesielt verdifullt at disse enhetene kan plasseres i en liten underjordisk bunker og stå helt uten tilsyn, bare en gang i året eller sjeldnere for å fylle på drivstofftilførselen. På grunn av den lave effekten viser forbruket til enhver effektivitet å være akseptabelt, og dessuten... det er ikke noe valg.

Leger har funnet en interessant applikasjon for termoelektriske generatorer. I mer enn to tiår har tusenvis av mennesker brukt en implantert pacemaker plassert under huden. Energikilden for det er et lite (fingerbøl størrelse) batteri av hundrevis av termoelementer koblet i serie, oppvarmet av forfallet av en ufarlig isotop. En enkel operasjon for å erstatte den utføres hvert 5. år.

Elektron produseres i Japan

En klokke som drives av et termoelement fra varmen fra hånden.

Nylig kunngjorde et italiensk selskap starten på arbeidet med en elektrisk bil med en termoelektrisk generator. Denne strømkilden er mye lettere enn batterier, så kjørelengden til en termoelektrisk bil vil ikke være mindre enn for en konvensjonell bil. (Husk at elbiler er i stand til å kjøre ISO km med én lading.) Det antas at drivstofforbruket gjennom ulike triks kan gjøres akseptabelt. Hovedfordelene med den nye typen mannskap er absolutt ufarlig eksos, stille bevegelse, bruk av det billigste flytende (og muligens faste) drivstoffet og svært høy pålitelighet.

På 1930-tallet var arbeidet med termoelementer utført i vårt land viden kjent. Dette er sannsynligvis grunnen til at forfatteren G. Adamov i sin roman "The Secret of Two Oceans" beskrev Pioneer-ubåten, som mottok energi fra batterikabler. Dette er det han kalte termoelektriske generatorer laget i form av lange kabler. Ved hjelp av en bøye steg deres varme knutepunkt til de øvre lagene av havet, hvor temperaturen når 20-25°C, og de kalde knutepunktene ble avkjølt av dyphavsvann med en temperatur på 1-2°C. Slik ladet den fantastiske «Pioneer», en båt som er i stand til å gi hundre poeng foran de nåværende kjernefysiske, batteriene sine.

Er dette ekte? Det er ingen rapporter om direkte eksperimenter av denne typen i pressen. Noe interessant skjedde imidlertid. En 1000 kW termoelektrisk generator er laget som genererer energi fra varmen fra varme underjordiske kilder. Temperaturforskjellen mellom de varme og kalde kryssene er 23 °C, som i havet er egenvekten 6 kg per 1 kW - mye lavere enn kraftverkene til konvensjonelle ubåter. Er vi på randen av en ny energirevolusjon, en ny elektrisitetstid?