Facem electricitate gratuită - un simplu generator de casă. Termogenerator Peltier DIY

Folosind dispozitive simple, puteți utiliza pierderile de căldură din încălzirea aerului sau a lichidelor. În acest articol vă vom spune cum să utilizați energia reziduală a sobelor, cazanelor și focurilor deschise, transformând-o într-un curent electric continuu de putere redusă.

Orice proces chimic are loc cu eliberarea diferitelor tipuri de energie. O sursă atât de puternică precum arderea a fost folosită în orice moment. Poate fi numită sursa primară de căldură și lumină. Aproape toate substanțele de pe Pământ ard, eliberând căldură și lumină în cantități diferite. Transformarea energiei termice în energie electrică nu este dificilă dacă ai la îndemână o turbină cu abur funcțională, similară cu cele instalate în centralele termice. Acesta este un dispozitiv voluminos și complex, care este puțin probabil să găsească un loc în camera cazanelor unei case de țară. Vom incerca sa beneficiam de caldura generata de incalzirea sobei sau incalzirea apei.

Efectul Peltier este un fenomen de diferență de temperatură atunci când termocuplurile de două tipuri diferite de conductori (de tip p și de tip n) interacționează atunci când un curent continuu trece prin ele. Efectul Seebeck este o consecință a efectului Peltier, când se generează un curent electric atunci când unul dintre termocupluri este încălzit. Nu vom descrie în detaliu termodinamica procesului - această informație greu de înțeles poate fi găsită cu ușurință în literatura de referință. Ne interesează rezultatul și opțiunile pentru utilizarea sa practică.

Design modul termoelectric

Un modul termoelectric (TEM) este format din mai multe termocupluri conectate între ele printr-o placă de cupru. Câmpul termocuplului este lipit între două plăci ceramice. Este posibilă asamblarea unui astfel de modul numai într-un mediu din fabrică. Dar puteți asambla și mai multe TEM-uri pentru propriile nevoi acasă. Elementele Peltier-Seebeck sunt disponibile spre vânzare gratuită în magazinele specializate (și pe site-urile web) care vând echipamente tehnologice.

Asamblarea unui TEM de 5 V

Ce vei avea nevoie:

Modul Peltier TEC1-12705 (40x40) - 2 buc.;
convertizor de tensiune DC boost EK-1674;
tabla duraluminiu grosime 3 mm;
un recipient de apă cu fundul perfect plat (oală);
lipici fierbinte;
fier de lipit

Decupăm două plăci identice dintr-o foaie de duraluminiu, puțin mai mari decât două module aflate unul lângă celălalt. Întărim plăcile de pe module pe ambele părți cu lipici fierbinte. Fixăm (cu lipici fierbinte) „sandvișul” rezultat pe fundul oalei. Acest design poate fi deja pus pe foc, dar vom obține 1,5 V inutil la ieșire. Pentru a îmbunătăți performanța, avem nevoie de un convertor boost, pe care îl lipim în circuit. Va crește tensiunea la 5 V, iar acest lucru este deja suficient pentru a încărca un telefon mobil.

Atenţie! Convertorul are dimensiuni de 1,5x1,5 cm Daca nu ai abilitati profesionale, incredintezi lipirea unui specialist.

Diferența de temperatură în designul nostru este obținută prin încălzirea unei părți (de la cuptor sau flacără) și răcirea celeilalte (apa în oală). Desigur, cu cât diferența este mai mare, cu atât modulul este mai eficient. Prin urmare, pentru a funcționa în modul microgenerator, veți avea nevoie de o temperatură relativ scăzută a apei în oală (este mai bine să o înlocuiți periodic). Pentru a genera râvnitul 5 V, este suficient să plasați structura pe un pahar cu o lumânare aprinsă.

Prin combinarea proporțională a mai multor module, obținem un sistem de generare a energiei mai eficient. În consecință, prin creșterea structurii, creștem proporțional schimbătorul de căldură. În acest caz, suprafața răcită trebuie acoperită complet cu un recipient cu apă (cea mai simplă și mai accesibilă opțiune).

Totul este atât de simplu încât simți imediat dorința de a asambla mai multe module într-un singur sistem și de a genera 220 V din foc. Și apoi conectați încălzitorul de ulei sau aparatul de aer condiționat. Un astfel de sistem simplu are dezavantajele sale, iar principalul este eficiența scăzută. De obicei, această cifră nu depășește 5%. Acest lucru are ca rezultat un curent relativ scăzut de 0,5 - 0,8 A și o putere foarte scăzută - până la 4 W.

Pentru o pompă sau o lampă incandescentă, acest lucru este neglijabil, dar suficient pentru:

încărcarea bateriilor până la bateriile motocicletei (în opțiuni proporționale cu cerințele);
funcționarea lămpilor cu diode emițătoare de lumină (LED);
receptor radio

Iarna, un sistem amplasat pe o sursa de caldura situata in exterior va functiona cat mai eficient.

Costuri materiale pentru asamblarea unui microgenerator termoelectric de 5V:

*- acest model de element a fost ales din motive de preț. Gama de TEM de la companiile furnizor este destul de largă, ceea ce vă permite să selectați modele mai productive (până la 8 V) (sunt semnificativ mai scumpe).

Produsele fabricate din fabrică cu un design similar abia încep să apară la vânzare. Producția în serie se realizează în loturi mici, iar gama este mică. Costul unei astfel de „găleți” începe de la 2.500 de ruble.

Un generator termic din fabrică este un dispozitiv bazat pe efectul Peltier-Seebeck, care poate fi atașat direct pe o suprafață încălzită. Se distinge de designul descris mai sus prin execuția din fabrică (și, prin urmare, fiabilitatea), absența unui schimbător de căldură lichid (în schimb există aripioare pentru răcirea cu aer) și un preț mai mare.

Un termogenerator standard „călător” are următoarele caracteristici:

După cum se poate vedea din tabel, fiabilitatea și utilitatea fabricii nu sunt ieftine. Cu toate acestea, nu se poate spune că este superior din punct de vedere funcțional față de versiunea de casă cu găleată. O tensiune impresionantă de 13,5 V va grăbi încărcarea telefonului mobil, dar pentru aceasta va trebui să purtați cu dvs. 2 kg de greutate într-o drumeție, iar acesta este un lux inaccesibil (având în vedere dimensiunea dispozitivului). Și, desigur, prețul te pune pe gânduri. Pentru această sumă, puteți asambla nu o „oală termică”, ci o „tigaie termică” și să vă încărcați cu ușurință laptopul. Și încă o nuanță - dispozitivul necesită încă fixarea pe o placă de metal dacă se folosește un foc deschis.

În general, acesta este un plus frumos și convenabil pentru cei care nu au probleme cu banii și spațiul liber în portbagaj.

Cuptor de energie

Astăzi, cuptorul energetic este apoteoza utilizării TEM-urilor în viața de zi cu zi. Acesta este un produs din fabrică, în esență o cutie de foc „sobă cu burtă” pentru orice tip de combustibil solid cu un modul termoelectric integrat. O opțiune ideală pentru cabane de vânătoare, cabane de vară, cartiere îndepărtate de iarnă și, în general, orice tip de viață departe de civilizație. Proiectat pentru utilizare autonomă (fără radiatoare periferice), are doar vatră și coș de fum. Include prepararea alimentelor. Cele mai puternice elemente Peltier-Seebeck sunt instalate pe acest cuptor.

Caracteristicile cuptoarelor cu energie:

Deși aragazul este portabil, este cu siguranță o „greutate super grea” printre aparatele de uz casnic. Cu toate acestea, gama de sarcini pentru un cuptor cu energie este destul de largă - poate chiar încărca bateriile auto și poate ilumina încăperi întregi cu lămpi LED. Are loc pentru ea într-un convoi expediționar și într-un vehicul de vânătoare, într-o cameră tehnică și în țară. Cu alte cuvinte, în acest caz avem mereu sursa de căldură la noi, tot ce trebuie să facem este să găsim combustibil.

În nișa sa, cuptorul energetic este indispensabil, deși durata de viață declarată de producător este puțin alarmantă - 10 ani. Trebuie remarcat faptul că, ca și în cazul unui termogenerator, există posibilitatea înlocuirii preventive (sau de urgență) a tuturor pieselor până la carcasă.

Modulele termoelectrice sunt obiecte extrem de interesante. Pe lângă metodele de aplicare descrise, acestea sunt folosite și pentru apă și aer condiționat. În același timp, curent continuu este furnizat aceluiași element și funcționează „în direcția opusă” - răcește aerul. Această tehnologie este utilizată cu succes în aparatele de aer condiționat și răcitoare de apă pentru automobile, în industria auto și în producția de microprocesoare. Vom descrie aceste dispozitive în articolul următor.

Vitali Dolbinov, rmnt.ru

Echipamentele frigorifice au devenit atât de bine stabilite în viața noastră încât este chiar dificil să ne imaginăm cum am putea trăi fără ele. Dar modelele clasice de refrigerant nu sunt potrivite pentru utilizarea mobilă, de exemplu, ca o geantă frigorifică de călătorie.

In acest scop se folosesc instalatii in care principiul de functionare se bazeaza pe efectul Peltier. Să vorbim pe scurt despre acest fenomen.

Ce este?

Acest termen se referă la un fenomen termoelectric descoperit în 1834 de naturalistul francez Jean-Charles Peltier. Esența efectului este degajarea sau absorbția de căldură în zona în care sunt în contact conductori diferiți prin care trece curentul electric.

În conformitate cu teoria clasică, există următoarea explicație pentru fenomen: curentul electric transferă electroni între metale, care pot accelera sau încetini mișcarea acestora, în funcție de diferența de potențial de contact în conductorii din diferite materiale. În consecință, odată cu creșterea energiei cinetice, aceasta este transformată în energie termică.

Pe cel de-al doilea conductor, se observă un proces invers, care necesită reumplere cu energie, în conformitate cu legea fundamentală a fizicii. Acest lucru se întâmplă din cauza vibrațiilor termice, care provoacă răcirea metalului din care este realizat al doilea conductor.

Tehnologiile moderne fac posibilă producerea de elemente semiconductoare-module cu efect termoelectric maxim. Este logic să vorbim pe scurt despre designul lor.

Proiectare și principiu de funcționare

Modulele moderne sunt o structură formată din două plăci izolatoare (de obicei ceramice), cu termocupluri conectate în serie situate între ele. O diagramă simplificată a unui astfel de element poate fi găsită în figura de mai jos.

Denumiri:

A – contacte pentru conectarea la o sursă de alimentare;
B – suprafața fierbinte a elementului;
C – partea rece;
D – conductoare de cupru;
E – semiconductor bazat pe joncțiune p;
F – semiconductor de tip n.

Designul este realizat în așa fel încât fiecare parte a modulului să fie în contact fie cu joncțiuni p-n, fie cu n-p (în funcție de polaritate). Contactele p-n sunt încălzite, contactele n-p sunt răcite (vezi Fig. 3). În consecință, pe părțile laterale ale elementului apare o diferență de temperatură (DT). Pentru un observator, acest efect va arăta ca un transfer de energie termică între părțile laterale ale modulului. Este de remarcat faptul că modificarea polarității sursei duce la o modificare a suprafețelor calde și reci.

Orez. 3. A – partea fierbinte a termoelementului, B – partea rece

Specificații

Caracteristicile modulelor termoelectrice sunt descrise de următorii parametri:

capacitatea de răcire (Q max), această caracteristică se determină pe baza curentului maxim admisibil și a diferenței de temperatură dintre părțile laterale ale modulului, măsurată în wați;
diferenta maxima de temperatura intre laturile elementului (DT max), parametrul este dat pentru conditii ideale, unitatea de masura este grade;
curent admisibil necesar pentru a asigura diferența maximă de temperatură – I max;
tensiunea maximă Umax necesară pentru ca curentul Imax să atingă diferența de vârf DTmax;
rezistența internă a modulului – Rezistența, indicată în Ohmi;
coeficient de eficiență - COP (abreviere din engleză - coeficient de performanță), în esență aceasta este eficiența dispozitivului, care arată raportul dintre răcire și consumul de energie. Pentru elementele ieftine acest parametru este în intervalul 0,3-0,35, pentru modelele mai scumpe se apropie de 0,5.

Marcare

Să ne uităm la modul în care sunt descifrate marcajele tipice ale modulelor folosind exemplul din Figura 4.

Figura 4. Modulul Peltier marcat TEC1-12706

Marcajul este împărțit în trei grupuri semnificative:

Desemnarea elementului. Primele două litere sunt întotdeauna neschimbate (TE), indicând faptul că acesta este un termoelement. Următorul indică dimensiunea, pot exista literele „C” (standard) și „S” (mic). Ultimul număr indică câte straturi (cascade) există în element.
Numărul de termocupluri din modulul prezentat în fotografie este 127.
Curentul nominal este în amperi, pentru noi este de 6 A.

Marcajele altor modele din seria TEC1 sunt citite în același mod, de exemplu: 12703, 12705, 12710 etc.

Aplicație

În ciuda eficienței destul de scăzute, elementele termoelectrice sunt utilizate pe scară largă în măsurare, calcul și aparate de uz casnic. Modulele sunt un element important de operare al următoarelor dispozitive:

unități frigorifice mobile;
generatoare mici pentru a genera electricitate;
Sisteme de răcire în calculatoare personale;
Racitoare pentru racirea si incalzirea apei;
dezumidificatoare etc.

Să dăm exemple detaliate de utilizare a modulelor termoelectrice.

Frigider cu elemente Peltier

Unitățile frigorifice termoelectrice sunt semnificativ inferioare ca performanță față de omologii lor cu compresor și absorbție. Dar au avantaje semnificative, ceea ce face ca utilizarea lor să fie recomandabilă în anumite condiții. Aceste avantaje includ:

simplitatea designului;
rezistenta la vibratii;
absența elementelor în mișcare (cu excepția ventilatorului care sufla radiatorul);
nivel scăzut de zgomot;
dimensiuni mici;
capacitatea de a lucra în orice poziție;
durată lungă de viață;
consum redus de energie.

Aceste caracteristici sunt ideale pentru instalațiile mobile.

Element Peltier ca generator de electricitate

Modulele termoelectrice pot funcționa ca generatoare de energie electrică dacă una dintre părțile lor este supusă încălzirii forțate. Cu cât diferența de temperatură dintre laturi este mai mare, cu atât este mai mare curentul generat de sursă. Din păcate, temperatura maximă pentru generatorul termic este limitată, nu poate fi mai mare decât punctul de topire al lipitului utilizat în modul. Încălcarea acestei condiții va duce la defectarea elementului.

Pentru producția de masă a generatoarelor termice se folosesc module speciale cu lipire refractară, acestea pot fi încălzite la o temperatură de 300°C. În elementele obișnuite, de exemplu, TEC1 12715, limita este de 150 de grade.

Deoarece eficiența unor astfel de dispozitive este scăzută, acestea sunt utilizate numai în cazurile în care nu este posibilă utilizarea unei surse mai eficiente de energie electrică. Cu toate acestea, generatoarele termice de 5-10 W sunt solicitate în rândul turiștilor, geologilor și locuitorilor din zonele îndepărtate. Instalațiile staționare mari și puternice alimentate cu combustibil de înaltă temperatură sunt utilizate pentru alimentarea unităților de distribuție a gazelor, echipamentelor stațiilor meteorologice etc.

Pentru a răci procesorul

Relativ recent, aceste module au început să fie utilizate în sistemele de răcire CPU ale computerelor personale. Având în vedere eficiența scăzută a termoelementelor, beneficiile unor astfel de structuri sunt destul de îndoielnice. De exemplu, pentru a răci o sursă de căldură cu o putere de 100-170 W (corespunzător majorității modelelor moderne de procesoare), va trebui să cheltuiți 400-680 W, ceea ce necesită instalarea unei surse de alimentare puternice.

A doua capcană este că un procesor descărcat va elibera mai puțină energie termică, iar modulul o poate răci sub punctul de rouă. Ca urmare, va începe să se formeze condens, care este garantat că va deteriora electronica.

Cei care decid să creeze singuri un astfel de sistem vor trebui să efectueze o serie de calcule pentru a selecta puterea modulului pentru un anumit model de procesor.

Pe baza celor de mai sus, utilizarea acestor module ca sistem de răcire a CPU nu este eficientă din punct de vedere al costurilor, în plus, pot cauza defectarea echipamentelor informatice.

Situația este complet diferită cu dispozitivele hibride, unde modulele termice sunt utilizate împreună cu răcirea cu apă sau aer.

Sistemele hibride de răcire și-au dovedit eficiența, dar costul ridicat limitează cercul admiratorilor lor.

Aparat de aer conditionat bazat pe elemente Peltier

Teoretic, un astfel de dispozitiv va fi structural mult mai simplu decât sistemele clasice de climatizare, dar totul se rezumă la performanțe scăzute. Una este să răciți un volum mic al unui frigider, alta este să răciți o cameră sau interiorul unei mașini. Aparatele de aer condiționat care folosesc module termoelectrice vor consuma mai multă energie electrică (de 3-4 ori) decât echipamentele care funcționează cu agent frigorific.

În ceea ce privește utilizarea acestuia ca sistem de control al climatizării auto, puterea unui generator standard nu va fi suficientă pentru a opera un astfel de dispozitiv. Înlocuirea acestuia cu echipamente mai eficiente va duce la un consum semnificativ de combustibil, care nu este rentabil.

În forumurile tematice, apar periodic discuții pe această temă și sunt luate în considerare diverse modele de casă, dar un prototip de lucru cu drepturi depline nu a fost încă creat (fără a lua în considerare aparatul de aer condiționat pentru un hamster). Este foarte posibil ca situația să se schimbe atunci când modulele cu o eficiență mai acceptabilă devin disponibile pe scară largă.

Pentru apa de racire

Elementul termoelectric este adesea folosit ca lichid de răcire pentru răcitoarele de apă. Designul include: un modul de răcire, un controler controlat de termostat și un încălzitor. Această implementare este mult mai simplă și mai ieftină decât un circuit de compresor în plus, este mai fiabilă și mai ușor de operat. Dar există și anumite dezavantaje:

apa nu se raceste sub 10-12°C;
răcirea durează mai mult decât omologul său compresor, prin urmare, un astfel de răcitor nu este potrivit pentru un birou cu un număr mare de angajați;
dispozitivul este sensibil la temperatura exterioară, într-o cameră caldă apa nu se va răci la temperatura minimă;
Nu se recomandă instalarea în încăperi cu praf, deoarece ventilatorul se poate înfunda și modulul de răcire se poate defecta.

Răcitor de apă de masă folosind element Peltier

Uscător de aer pe bază de elemente Peltier

Spre deosebire de un aparat de aer condiționat, implementarea unui dezumidificator folosind elemente termoelectrice este destul de posibilă. Designul este destul de simplu și ieftin. Modulul de răcire scade temperatura radiatorului sub punctul de rouă, ca urmare, umezeala conținută în aerul care trece prin dispozitiv se depune pe acesta. Apa decantată este evacuată într-un rezervor special de stocare.

În ciuda eficienței scăzute, în acest caz eficiența dispozitivului este destul de satisfăcătoare.

Cum să te conectezi?

Nu vor exista probleme de conectare a modulului trebuie aplicată o tensiune constantă la firele de ieșire; valoarea acesteia este indicată în fișa de date a elementului. Firul roșu trebuie conectat la pozitiv, firul negru la negativ. Atenţie! Inversarea polarității inversează pozițiile suprafețelor răcite și încălzite.

Cum se verifică funcționalitatea elementului Peltier?

Cea mai simplă și mai fiabilă metodă este tactilă. Este necesar să conectați modulul la sursa de tensiune corespunzătoare și să atingeți diferitele sale părți. Pentru un element de lucru, unul dintre ele va fi mai cald, celălalt mai rece.

Dacă nu aveți o sursă potrivită la îndemână, veți avea nevoie de un multimetru și o brichetă. Procesul de verificare este destul de simplu:

conectați sondele la bornele modulului;
aduceți bricheta aprinsă pe una dintre părți;
Observăm citirile dispozitivului.

În modulul de lucru, atunci când una dintre laturi este încălzită, se generează un curent electric, care va fi afișat pe afișajul dispozitivului.

Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini?

Este aproape imposibil să faci acasă un modul de casă, mai ales că nu are rost să faci asta, având în vedere costul relativ scăzut al acestora (aproximativ 4-10 USD). Dar puteți asambla un dispozitiv care va fi util pe o excursie, de exemplu, un generator termoelectric.

Pentru a stabiliza tensiunea, este necesar să asamblați un convertor simplu pe cipul L6920 IC.

Intrarea unui astfel de convertor este alimentată cu o tensiune în intervalul 0,8-5,5 V, iar la ieșire va produce un 5 V stabil, care este suficient pentru a reîncărca majoritatea dispozitivelor mobile. Dacă se utilizează un element Peltier convențional, este necesar să se limiteze intervalul de temperatură de funcționare a părții încălzite la 150 °C. Pentru a evita necazul urmăririi, este mai bine să folosiți o oală cu apă clocotită ca sursă de căldură. În acest caz, elementul este garantat să nu se încălzească peste 100 °C.

Design modul termoelectric

Asamblarea unui TEM de 5 V

Ce vei avea nevoie:

Modul Peltier TEC1-12705 (40x40) - 2 buc.;
convertizor de tensiune DC boost EK-1674;
tabla duraluminiu grosime 3 mm;
un recipient de apă cu fundul perfect plat (oală);
lipici fierbinte;
fier de lipit

Atenţie! Convertorul are dimensiuni de 1,5x1,5 cm Daca nu ai abilitati profesionale, incredintezi lipirea unui specialist.

Pentru o pompă sau o lampă incandescentă, acest lucru este neglijabil, dar suficient pentru:

încărcarea bateriilor până la bateriile motocicletei (în opțiuni proporționale cu cerințele);
funcționarea lămpilor cu diode emițătoare de lumină (LED);
receptor radio

Iarna, un sistem amplasat pe o sursa de caldura situata in exterior va functiona cat mai eficient.

Costuri materiale pentru asamblarea unui microgenerator termoelectric de 5V:

Un termogenerator standard „călător” are următoarele caracteristici:

În general, acesta este un plus frumos și convenabil pentru cei care nu au probleme cu banii și spațiul liber în portbagaj.

Cuptor de energie

Caracteristicile cuptoarelor cu energie:

Vitali Dolbinov, rmnt.ru

Elementul Peltier este cunoscut în lume de mult timp. În secolul al XVIII-lea, ceasornicarul francez Jean-Charles Peltier a descoperit din întâmplare un nou efect la limita a două metale: bismut și antimoniu. A constat într-o schimbare bruscă a temperaturii unei picături de apă plasată între contacte, care s-a transformat în gheață la aplicarea curentului. Această proprietate a devenit nouă pentru ceasornicar, deoarece până în acel moment niciun om de știință din lume nu prezentase vreodată astfel de informații în materialele sale.

Deși efectul a fost interesant, nu și-a găsit aplicație practică în acel moment, ceea ce s-a datorat cantității mici de echipamente electronice care ar necesita o răcire intensivă. Dupa 2 secole Descoperirea omului de știință a fost amintită deoarece era nevoie urgentă de a fabrica un dispozitiv care ar putea asigura răcirea de înaltă calitate a cristalului microprocesorului de încălzire.

Ca urmare a numeroaselor studii în acest domeniu și a unui număr mare de experimente practice, oamenii de știință au descoperit că o pereche termoelectrică poate genera o cantitate suficientă de frig pentru funcționarea normală a aproape oricărui microprocesor. Și datorită dimensiunilor lor mici, au învățat să le integreze în carcasele microcircuitelor, oferind astfel propriul generator de frig intern.

Descoperirea lui Jean-Charles Pelte a reprezentat un impuls uriaș pentru întreaga industrie pentru producția de unități frigorifice mobile. Astăzi proprietatea unui element termoelectric utilizat în următoarele tehnici:

frigidere portabile;
aparate de aer conditionat auto;
Frigitoare portabile;
camere, telescoape și multe altele.

Ele sunt utilizate în mod activ pentru răcirea microprocesoarelor și a altor componente electronice. Pe lângă efectul de răcire directă, mulți au început să folosească elementul Peltier ca generator. Un exemplu a ceea ce ar putea fi lanterna cu 3 elemente.

Puțini oameni știu că, pentru a efectua comunicații radio cu comandamentul, soldații au pus pe foc o oală specială și au preparat ceai, au pregătit terci și alte articole de uz casnic și, în același timp, au transmis informațiile necesare printr-un post de radio portabil..

Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini?

Mulți oameni sunt interesați de întrebarea, ce este un element Peltier cu propriile mâini, cum să-l facă acasă? Acest lucru va necesita adăugarea de doze foarte precise a diferitelor substanțe și materiale. Este imposibil să faci un astfel de dispozitiv acasă, deoarece necesită tehnologie și metodele necesare de prelucrare a metalelor. De asemenea, în aceleași laboratoare sunt necesare materiale deosebit de pure, ceea ce este imposibil de realizat acasă. Prin urmare, întrebarea despre cum se face un modul termoelectric Peltier poate fi răspuns fără ambiguitate. În nici un caz. Dar pentru a construi un sistem de răcire eficient, abilitățile existente sunt destul de suficiente.

Realizarea unui element Peltier din diode

Există o părere despre ce se poate face modul termoelectric cu diode. Faptul este că fiecare pereche de semiconductori diferiți este două materiale cu conductivități p și n. Și o diodă este doar atât. Pentru a detecta schimbările de conductivitate atunci când este încălzit, este necesar să selectați anumite elemente. Dar nicio diodă nu va ajuta la obținerea unei temperaturi scăzute pe suprafața dispozitivului. Când se aplică un curent mare, se poate realiza numai încălzirea.

Radioamatorii folosesc diode de putere redusă într-o carcasă de sticlă ca senzor de temperatură. Când sunt conectate în sens opus și încălzite, joncțiunea începe să se deschidă și să treacă curentul în direcția opusă. Dar nu va genera electricitate.

Cum funcționează elementul Pelte?

Un modul termoelectric Peltier într-o formă simplificată este o pereche de plăci din diferite metale, care pot fi bismut, antimoniu, teluriu sau seleniu. Între ele există o pereche de semiconductori de tip n și p cu conductivități diferite. Toate formate din diferite metale cupluri termoelectrice conectate în serie într-un singur circuit. Rezultatul este un fel de matrice a unui număr mare de termocupluri individuale situate între două plăci ceramice.

Modulul termoelectric format din termocupluri este fabricat într-o singură carcasă de dimensiuni mici. Atunci când sunt conectate în serie sau în paralel, este posibilă îmbunătățirea efectului de răcire sau generarea de energie electrică. În modul mai rece, terminalul pozitiv al matricei este conectat la prima pereche cu un conductor de tip n, contactul negativ este conectat la conductori de tip p. Ceramica specială pe bază de oxid și nitrură de aluminiu este utilizată ca căptușeală exterioară. Acest lucru asigură cea mai bună performanță de transfer de căldură pe ambele părți atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute.

Numărul de termocupluri din modul nu este limitat de nimic și poate ajunge până la câteva sute. Cu cât sunt mai multe, cu atât efectul de răcire se simte mai bine. Pentru a crește eficiența elementului Peltier, pe partea sa rece este atașat un radiator cu cea mai mare zonă de transfer de căldură. Diferența de temperatură dintre plăci ar trebui să fie de cel puțin două zeci de grade.

Când se aplică tensiune pe plăci, o parte devine fierbinte și cealaltă rece. Când polaritatea tensiunii de alimentare se modifică, temperatura plăcilor se schimbă.

Având în vedere complexitatea și fabricabilitatea, nu este posibil să faci un element termoelectric cu propriile mâini. Dar totuși există meșteri care își oferă dezvoltările. Efectul este observat, dar este imposibil să se obțină o creștere a eficienței fără un laborator special de cercetare. Puteți găsi chiar și un videoclip pe acest subiect cu îndrumări pas cu pas.

Caracteristicile elementului Peltier

La caracteristici element bazat pe perechi bimetalice ar trebui să includă:

Afișare formule

Efectul Peltier implică fluxul de curent prin contactul a două metale cu conductivități diferite. Ca urmare, se eliberează căldură sau frig, care depinde de direcția fluxului de curent.

În expresie formulă, efectul Peltier poate fi descris:

Q p=P12 j, unde P12 este coeficientul Peltier. Indicatorul depinde de tipul de metal utilizat și de proprietățile termoelectrice ale acestuia.

Pe lângă avantaje, dispozitivul are și câteva dezavantaje, care includ:

Eficiență scăzută. Pentru a obține o diferență semnificativă de temperatură, este necesar să se furnizeze un curent suficient de mare plăcilor.

Pentru a elimina eficient energia termică, este necesar să furnizați un radiator.

Modul generator al elementului Peltier

Descoperirea lui Jacques-Charles Peltier a răsturnat literalmente lumea cu susul în jos, deoarece dispozitivul poate fi folosit ca generator universal de căldură și frig. Pe lângă aceste funcții, a fost remarcat un alt efect important - modul generator. Dacă partea caldă a dispozitivului este încălzită și partea rece este răcită, atunci apare o diferență de potențial la terminale, iar când circuitul este închis, curentul începe să curgă.

Generator bazat pe un element Peltier O poți face singur și nu necesită abilități speciale. Dar ar trebui să înțelegeți că materialul folosit de dezvoltatorii chinezi nu are caracteristici ideale care să le permită să obțină energie maximă. Modulele termoelectrice disponibile la vânzare sunt suficiente pentru:

încărcarea dispozitivelor mobile;
sursa de alimentare pentru iluminat cu LED;
fabricarea unui receptor radio autonom și alte scopuri.

Puteți găsi o mulțime de videoclipuri pe acest subiect cu o descriere detaliată a tuturor etapelor. Prin urmare, dacă doriți să faceți un modul termoelectric pentru a genera energie, atunci acest lucru este foarte posibil.

Primul pas este să comandați numărul necesar de elemente Peltier, ținând cont de caracteristicile acestora. Un dispozitiv cu o putere de 10 W pe același e-Bay costă 15 USD. Și acest lucru va fi suficient pentru a încărca smartphone-urile. În continuare, este necesar să se asigure o îndepărtare eficientă a căldurii. În aceste scopuri, puteți proiecta un sistem de răcire cu lichid cu circulație naturală. Și încălziți partea fierbinte cu orice sursă de căldură, inclusiv foc deschis. Ca urmare orice radioamator poate face el însuși un generator termoelectric excelent, pe care îl poți lua cu tine în drumeție, pescuit sau la țară.

O celulă standard produce 5 V și 1 W de putere, ceea ce este suficient pentru iluminatul mic. De exemplu, pentru a face o lanternă încălzită de căldura mâinilor tale. Elementele gata făcute cu tensiuni de ieșire de până la 12 V sunt de asemenea disponibile spre vânzare.

Soba termoelectrica portabila cu modul generator

Astăzi puteți găsi o mulțime de moduri de a face un generator termoelectric destul de eficient bazat pe un element Peltier cu propriile mâini. Ca unul dintre ei - aragaz portabil cu focar de la o sursă de alimentare veche a computerului. Elementul termoelectric Peltier în sine este atașat de una dintre părțile laterale ale carcasei printr-o pastă termică cu un radiator de dimensiuni impresionante. Această instalare vă va permite să obțineți căldură în orice loc convenabil, să gătiți mâncare și să vă încărcați telefonul.

Un pic de teorie.

Un singur element modul termoelectric (TEM) este un termocuplu format din două elemente diferite cu conductivitate de tip p și n. Elementele sunt conectate între ele folosind o placă de conectare din cupru. Semiconductorii pe bază de bismut, teluriu, antimoniu și seleniu sunt folosiți în mod tradițional ca materiale elementare.

Modul termoelectric (element Peltier) este un set de termocupluri conectate electric, de obicei în serie. Într-un modul termoelectric standard, termocuplurile sunt plasate între două plăci plate ceramice cu oxid de aluminiu sau nitrură. Numărul de termocupluri poate varia foarte mult - de la câteva la sute de perechi, ceea ce face posibilă crearea de TEM cu aproape orice putere de refrigerare - de la zecimi la sute de wați.

Când un curent electric continuu trece printr-un modul termoelectric, se formează o diferență de temperatură între părțile sale - o parte (rece) este răcită, iar cealaltă (fierbinte) este încălzită. Dacă se asigură o îndepărtare eficientă a căldurii pe partea fierbinte a TEM, de exemplu, folosind un radiator, atunci pe partea rece se poate obține o temperatură care va fi cu zeci de grade mai mică decât temperatura ambiantă. Gradul de răcire va fi proporțional cu curentul. Când polaritatea curentului se schimbă, părțile calde și reci își schimbă locul.

Practica.

Elementele Pelte sunt utilizate pe scară largă în sistemele de răcire. Dar nu mulți oameni știu despre cealaltă proprietate a lor - generarea de energie. Acest lucru de laborator este dedicat studiului acestor capacități.

Element de 50*50 mm, instalat între două bare de aluminiu. Suprafețele lor sunt în prealabil șlefuite și lubrifiate cu pastă KPT. Una dintre bare are găuri de trecere prin care se trece un tub de cupru pentru răcirea cu apă. Iată ce s-a întâmplat:

Conectați apa la răcitor pe o parte Element Peltier, și puneți-l pe celălalt pe arzător. Conectam un bec de 10W 6 volti la iesirea elementului. Rezultatul este că generatorul nostru funcționează!

Experiența demonstrează că elementul Peltier produce bine electricitate. Lumina arde destul de puternic, tensiunea este de aproximativ 4,5 volți.

Încălzirea până la 160 de grade nu a fost optimă la 120 de grade, rezultatul a fost doar cu 10% mai rău.

Temperatura lichidului de răcire la ieșire este de zece grade, la intrare este cu un grad mai puțin. Judecând după aceste rezultate, apa nu este atât de necesară pentru răcire...

Cu ajutorul Elemente Peltier Poti genera energie electrica intr-o expeditie, intr-o excursie in camping, la o cabana de iarna de vanatoare, intr-un cuvant, in orice loc unde ar putea fi nevoie. Desigur, dacă aveți lemn de foc sau soare strălucitor și cu siguranță ceva ingeniozitate.

Folosind un modul termoelectric.

Un astfel de generator termoelectric este bine amintit de cei care își amintesc de fermele de stat și colective sovietice. Ei spun că în timpul războiului germanii nu au putut înțelege cum partizanii puteau conduce emisiuni radio pentru o lungă perioadă de timp dintr-o pădure asediată.

Da, după cum se spune - dacă oamenii de știință ar fi fost plătiți cu bani, ar fi inventat iPhone-ul încă din `85! :-)

Frigider termoelectric

Frigider termoelectric (opțiunea 2)

Frigider termoelectric (opțiunea 3)

Racitor auto pentru bauturi conservate

Răcitor de apă potabilă

Aparat de aer conditionat termoelectric pentru cabina KAMAZ

Se toarnă apă într-un astfel de „călar”, pus pe foc și, vă rog, reîncărcați-vă telefonul mobil. Întregul secret este în fund, Peltier este „îngropat” acolo

Să aruncăm o privire mai atentă la acest design.

În prezent, există un interes din ce în ce mai mare pentru utilizarea modulelor generatoare termoelectrice în dispozitivele de uz casnic. În primul rând, aceasta se referă la posibilitatea alimentării consumatorilor de energie electrică cu putere redusă - radiouri, telefoane mobile și prin satelit, computere laptop, dispozitive de automatizare etc. din sursele de căldură existente. Un generator termoelectric, care nu are piese rotative, frecare sau orice alte piese de uzură, vă permite să obțineți direct energie electrică din orice sursă de căldură: gaze de eșapament ale motoarelor cu ardere internă, apă caldă din surse geotermale, căldură „deșeată” de la centralele termice etc. . Ghidat de experiența dobândită în crearea generatoarelor termoelectrice industriale (TEG) de diferite puteri - de la câțiva wați la câțiva kiloWați, IPF CRYOTHERM a început producția în masă a TEG-urilor de uz casnic cu o putere nominală de 8 W. Din punct de vedere structural, generatorul este realizat sub forma unei găleți de aluminiu cu un volum intern de aproximativ 1 litru, în fundul căreia sunt instalate module generatoare produse de IPF Kryotherm.

Diferența de temperatură necesară pentru funcționarea generatorului se realizează atunci când oala este încălzită, de exemplu, de flacăra unui foc. Apa încălzită în interiorul oalului poate fi folosită pentru gătit sau în alte scopuri. Acest generator este destinat în principal utilizării în locuri îndepărtate, greu accesibile pentru a reîncărca bateriile pentru echipamente individuale de comunicații și navigație, iluminat etc. Este indispensabil pentru vânători, turiști, marinari, angajații de salvare și servicii speciale care sunt nevoiți să stea departe de sursele centrale de alimentare pentru o perioadă lungă de timp.

Avantajul generatorului este greutatea și volumul redus, puterea specifică ridicată generată, funcționalitatea și fiabilitatea ridicată. Designul generatorului elimină posibilitatea supraîncălzirii atunci când este utilizat corect. Ca o opțiune suplimentară pentru generator, se oferă un stabilizator de tensiune în trepte cu intervale de 3 V - 6 V - 9 V - 12 V și adaptoare pentru încărcătoare.

GENERATOR TERMOELECTRIC DE CASĂ 1TG-8

Fișa cu date

Greutate fără lichid, kg, nu mai mult de 0,55

Dimensiuni totale, mm

fara maner250x130x110? 123, h=100