什么是热电发电机:工作和用途

1821年，著名科学家约翰·塞贝克(Johann Seebeck)重新提出了热梯度的概念，它是在两种不同导体之间发展起来的，可以用来发电。关于热电效应，有一个概念称为温度梯度在传导物质中产生的热量和这一结果在载流子的扩散。这种热流在冷热物质之间形成电压的区别。所以，这个场景已经发现了热电装置发电机，今天，我们的文章是关于它的工作，优势，局限性和相关的概念。

什么是热电发电机?

热电是“电”和“热”两个词的组合。所以这个名字意味着热对应于热能，电对应于电能。而热电发生器是实现将两部分之间产生的温差转换成温差的装置电的能量形式．这是最基本的热电发电机的定义．

这些设备依赖于热电效应，涉及界面之间的热流和电通过固体组件。

建设

热电发生器是由p型和n型两个主要结构成的固态热元件。p型结的+ve电荷浓度增加，n型结的-ve电荷元素浓度增加。

p型元件被掺杂在具有更多正电荷载流子或空穴的条件下，从而提供一个正的塞贝克系数。以类似的方式，n型元件被掺杂有更多的负电荷载流子，从而提供了一种负类型的Seeback系数。

随着两个结之间电连接的通过，每个带正电的载流子移动到n结，同样带负电的载流子移动到p结。在热电发生器建设在美国，最常见的元素是碲化铅。

它是由碲和铅构成的成分，钠和铋的含量都很低。除此之外，在这个设备结构中使用的其他元素是硫化铋，碲化锡，碲化铋，砷化铟，碲化锗，和许多其他元素。用这些材料,热电发生器设计可以做到的。

热电发生器工作原理

的热电发电机工作依赖于Seeback效应。在这种效果下，当金属结保持在不同的温度水平时，在两种不同金属之间形成的回路产生电动势。由于这种情况，这些也被称为Seeback发电机。的热电发电机框图显示为:

热电发生器通常包括一个保持在高温度值的热源，还包括一个散热器。这里，散热器的温度必须小于热源的温度。热源和散热器的温度值的变化允许流过负载部分的电流。

在这种能量转换中，不存在与其他类型能量转换不同的过渡能量转换。正因为如此，它被称为直接能量转换。由于这种Seeback效应产生的功率为单相直流型，表示为I²R_l式中RL为负载时的电阻值。

输出电压和功率值可以通过两种方式提高。一种是通过增加在冷热边缘之间上升的温度变化，另一种是与热电发电机形成串联。

该TEG器件的电压为V = αΔ T，

其中“α”对应于Seeback系数，“Δ”是两个结之间的温度变化。这样，电流由

我= (V / R + R_l）

由此，电压方程为

V =αΔT / R + R_l

由此，通过负载部分的潮流是

荷载P = (αΔT/R+R_l）²(右_l）

当R达到R时，额定功率更大_l,然后

Pmax =(αΔT)²/ (4 r)

直到热边有热量供给，冷边有热量排出时才会有电流流动。其产生电流为直流形式，可通过直流转换为交流形式逆变器．电压值可以通过变压器的实现得到更大的增强。

这种能量转换也可以是可逆的，能量流动路径可以被改变回来。当直流电源和负载都从边缘移除，然后热可以简单地从热电发电机撤回。这是热电发电机理论后面的工作。

热电发电机效率方程

该装置的效率表示为在负载部分的电阻产生的功率与流过负载电阻的热流的比例。这个比值表示为

效率= (RL时产生的功率)/(热流Q)

=(我²R_l) /问

效率=(αΔT / R + R_l）²(右_l) /问

这就是计算热电发生器效率的方法。

热电发电机类型

根据TEG器件的尺寸、热源和散热源的种类、功率能力和应用用途，TEG主要分为三种类型:

• 化石燃料发电
• 推动核能发电机
• 太阳能源发电机

化石燃料发电

这种类型的发电机是设计利用煤油，天然气，丁烷，木材，丙烷，和喷气燃料作为热源。对于商业应用，输出功率范围为10-100瓦。这类热电发生器用于偏远地区，如导航辅助、信息收集、通信网络和阴极安全，从而避免电解破坏金属管道和船舶系统。bob的是什么网站

推动核能发电机

放射性同位素的分解组分可以为TEG器件提供高温热源。由于这些装置对核发射具有相应的敏感性，而且热源元件可以长时间使用，因此这些以核能为燃料的热电发生器被应用于远程应用。

源太阳能发电机

在偏远地区和不发达地区，利用太阳能热电发电机为灌溉泵提供最小尺寸的电力，但成效甚微。建造太阳能热电发电机是为了给在轨航天器供电。

热电发电机的优缺点

的热电发生器的优点是:

• 由于该TEG器件中使用的所有组件都是固态的，因此可靠性得到了提高
• 燃料来源的极端范围
• TEG设备的设计提供的功率范围不小于mW或大于KW，这意味着它们具有巨大的可扩展性
• 这些是直接的能量转换装置
• 默默的操作
• 最小尺寸
• 它们甚至可以在极端和零重力范围内发挥作用

的热电发生器的缺点是:

• 与其他类型的发电机相比，这种发电机有点贵
• 它们的效率很低
• 最小的热性能
• 这些设备需要更大的输出电阻

热电发电机的应用程序

• 为了提高汽车的燃油性能，多采用三甘醇(TEG)装置。这些发电机利用车辆运行时产生的热量
• 塞贝克发电系统被用来为宇宙飞船提供电力。
• 热电发电机将为天气系统、中继网络等远程站点提供电力

这就是关于热电发生器的详细概念。总的来说，由于生成器非常突出，它们在许多领域的许多应用程序中被广泛使用。除了这些相关的概念，这里要清楚知道的另一个概念是什么热电发生器温差？