Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как преобразовать тепло в электрический ток

термоэлемент

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — (см. ) источник электрической энергии постоянного тока, представляющий собой термочувствительную электрическую цепь, состоящую из спая двух разнородных неметаллических проводников или полупроводников, на свободных (не спаяных) концах которых… … Большая политехническая энциклопедия

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — ТЕРМОЭЛЕМЕНТ, устройство (электрическая цепь), содержащее спай двух разнородных металлов или полупроводников. Служит для преобразования тепловой энергии в электрическую (или наоборот) на основе термоэлектрических явлений. Применяется в… … Современная энциклопедия

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — электрическая цепь (или часть цепи) из разнородных проводников или полупроводников, действие которой основано на использовании термоэлектрических явлений. Применяется в измерительной технике (в качестве термопары), а также для создания… … Большой Энциклопедический словарь

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — (Thermocouple) прибор представляет собою систему двух разнородных (напр. медь константан) спаянных одними концами проводов. К другим концам приключается гальванометр. При нагревании места спая в проводах возникает термоэлектродвижущая сила,… … Морской словарь

термоэлемент — сущ., кол во синонимов: 1 • элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

термоэлемент — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN thermoelementthermal crossthermoelectric device … Справочник технического переводчика

Термоэлемент — ТЕРМОЭЛЕМЕНТ, устройство (электрическая цепь), содержащее спай двух разнородных металлов или полупроводников. Служит для преобразования тепловой энергии в электрическую (или наоборот) на основе термоэлектрических явлений. Применяется в… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

термоэлемент — (см. термо. + зм мент) устройство из разнородных проводников или полупроводников, при помощи которого можно преобразовать тепло в электрическую анергию, либо наоборот, с помощью электрического тока осуществлять охлаждение (холодильное… … Словарь иностранных слов русского языка

термоэлемент — [те] и [тэ], а; м. Спец. Электрическая цепь или часть цепи из разнородных проводников или полупроводников, служащая для практического использования термоэлектрических явлений; термопара. * * * термоэлемент электрическая цепь (или часть цепи) из… … Энциклопедический словарь

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — устройство, содержащее спай 2 разл. металлов или ПП (см. рис.), на свободных (неспаянных) концах к рых возникает эдс пост. тока, зависящая от разности темп р спая и свободных концов. В Т. возможно как прямое преобразование тепловой энергии в… … Большой энциклопедический политехнический словарь

История появления термоэлемента

термоэлектрогенерация

Данную статью породил, принцип описанный в предыдущей статье про элемент Пельтье. Как известно данные элементы могут работать в двух направлениях, а именно преобразовывать электроэнергию в разность температур и наоборот воздействие тепла на модуль, вырабатывает в нем электроэнергию. Это явление было открытое ещё в 1834 году, часовщиком Пельтье и заключалось в том, что в месте контакта двух проводников из различных металлов под напряжением, выделяется тепло. А Э.Ленц, немного позже доказал, что при изменение полярности на этих самых проводниках, изменяется и температура на противоположную, в месте контакта.

Читайте так же:
Что вызывает тепловое действие тока

Термоэлектрический генератор.

551ef447b19de

Во втором случае, элемент Пельтье работает как термоэлектрический генератор. Преобразовывает тепло в постоянный ток. Наглядный пример — на фото справа.

Так же стоит помнить, что необходимо отводить излишки тепла, с обратной стороны, так как термоэлектрический элемент имеет граничную рабочую температуру (

Лучше всего для этого подойдёт мини радиатор, например, от системы охлаждения компьютерного процессора, желательно с кулером для обдува. Запитать кулер можно будет от самого же элемента Пельтье.

Получаем электричество из тепла

ТЕРМОГЕНЕРАТОР-мини

Чтобы продемонстрировать термоэлектрический эффект наглядно, разберём очень простое устройство на основе термоэлектрического элемента.

  • Термоэлектрический элемент TEC1-07110T200 (30x30x3.3мм) max 8.5 V.
  • электромотор постоянного тока 1,5-3V

термопастаНа фото выше, между радиатором, элементом и алюминиевой пластиной находится термопаста, для лучшей теплопроводности. Наносить её лучше совсем немного, только для заполнения микропор и микротрещин в прикасающихся деталях. Алюминиевая пластина, в данном случае нужна для рассеивания теплового источника по всей поверхности элемента Пельтье. Идеальным, было бы использование медной пластины, ввиду её лучшей теплопроводности перед алюминием.

Как это работает

термоэлектрический-модуль-работает

В штатном состоянии, устройство позволяет использовать в роли источника тепла — водоплавающую свечу в алюминиевом стакане. Её огонь, в данном случае, воспроизводит наибольшее количество тепла, которое рассеиваясь передается на термоэлектрический элемент Пельтье, что позволяет вырабатывать наибольший ток. От вырабатываемого термоэлектрическим элементом тока, питается охлаждающий кулер, установленный над радиатором. А кулер (электро моторчик с пропеллером), вращаясь, охлаждает радиатор, чем отводит излишки тепла от термоэлектрического элемента. Этот процесс может повторяться бесконечно, в рамках ресурса составных деталей устройства, пока будет воздействие тепла на элемент.

энергитическая-еда

Как видно из фото, данное устройство способно вращать пропеллер как от тепла свечи, так и от нагрева аккумуляторной батареи смартфона. Дело в том, что напряжение, выдаваемое термоэлектрическим элементом, в данном устройстве — гораздо больше чем граничное электромотора.

Преобразование тепла в свет, а затем — в электричество

Изобретение представляет собой гиперболический тепловой излучатель, способный поглощать интенсивное тепло, которое, в противном случае, уходило бы в окружающую среду, сжимать его в узкую полосу пропускания и излучать в виде света для дальнейшего преобразования в электричество.

Это открытие служит продолжением другого исследования , проводившегося в Технической школе Брауна при Университете Райса еще в 2016 году, когда был найден простой метод для создания сильно выровненных, пластинчатых пленок из плотно упакованных углеродных нанотрубок.

Читайте так же:
Тепловое действие тока обусловлено силой трения между свободными электронами
Отработанное тепло

Дискуссии привели к тому, что было принято решение посмотреть, можно ли использовать эти пленки для направления «тепловых фотонов».

«Тепловые фотоны — это фотоны, излучаемые горячим телом». «Если посмотреть на что-то горячее с помощью инфракрасной камеры, то можно увидеть, что оно светится. Камера показывает эти термически возбужденные фотоны».

Инфракрасное излучение — это компонент солнечного света, который доставляет тепло на планету, но это лишь малая часть всего электромагнитного спектра.

«Любая горячая поверхность излучает свет в виде теплового излучения». «Проблема в том, что тепловое излучение широкополосное, а преобразование света в электричество эффективно только в том случае, если излучение находится в узкой полосе. Задача состояла в том, чтобы сжать широкополосные фотоны в узкую полосу».

Пленки из нанотрубок предоставили возможность изолировать средние инфракрасные фотоны, которые, иначе, были бы потрачены впустую. Это может мотивировать к широкому использованию отработанного тепла, которое составляет около 20% всего промышленного потребления энергии.

Углеродные нанотрубки могут переносить тепло

«Самый эффективный способ превращения тепла в электричество сейчас — это использование турбин и пара или какой-либо другой жидкости для приведения их в действие». «Они могут выдавать почти 50-процентную эффективность преобразования. Не многое из того, что известно на сегодня, может приблизиться к такой эффективности, но эти системы сложны для внедрения».

Выровненные углеродные нанотрубки остаются термически стабильными до 1600°C и проявляют крайнюю анизотропию: проводящий в одном направлении и изолирующий в двух других направлениях — эффект, называемый гиперболической дисперсией. Тепловые фотоны могут столкнуться с пленкой, прилетев с любого направления, но уйти только через одно.

Такая крайняя анизотропия приводит к исключительно большой фотонной плотности в среднем инфракрасном диапазоне, проявляясь в виде сильных резонансов в полостях глубины субволнового размера.

«Вместо того чтобы переходить от тепла непосредственно к электричеству, путь идет сначала от тепла к свету и уже потом к электричеству». «На первый взгляд кажется, что два этапа были бы более эффективными, чем три, но, в этом случае, это не так».

Добавление излучателей к стандартным солнечным элементам может повысить их эффективность с нынешнего пика около 22% до 80%. «Сжимая всю отработанную тепловую энергию в небольшую спектральную область, можно очень эффективно преобразовывать ее в электричество». Кроме того, н анофотонные тепловые излучатели с большой фотонной плотностью могут значительно повысить эффективность радиационного охлаждения и рекуперации отработанного тепла.

Подробнее о технологии можно прочитать в статье ACS Photonics.

Дешевые материалы из грязи напрямую преобразуют тепло в электричество

Найден термоэлектрический материал, преобразующий разницу температур непосредственно в электрическое напряжение. Сам физический принцип — не нов, но предыдущие материалы получали из редких, а иногда и токсичных элементов с помощью дорогостоящих процедур синтеза. Сделанное открытие может проложить путь для недорогого, экологически чистого производства электроэнергии.

Читайте так же:
Тепловая защита в цепи постоянного тока

Невероятный новый материал из обычной грязи может принимать тепло и непосредственно конвертировать его в электрический ток. Исследователи утверждают, что они создали новое вещество, используя доступные материалы, и что производство будет дешевым. По их мнению, разработка может спровоцировать революцию в экологически чистой энергетике, принимая отработанное тепло из ряда обычных источников и преобразуя его непосредственно в электричество.

Так называемые термоэлектрические материалы имеют свойство напрямую преобразовывать разницу температур в электрическое напряжение, и наоборот.

Потенциал этих материалов огромен, говорят ученые, поскольку подавляющее большинство тепла, которое генерируется, например, двигателем автомобиля, теряется через выхлопную трубу. Термоэлектрический материал получает это тепло и превращает его в нечто полезное — электричество.

Дональд Морелли, профессор химической технологии и материаловедения в университете штата Мичиган (MSU) возглавляет команду, которая разработала материал на основе природных минералов, известных как «тетраэдриты». «Что нам удалось сделать, так это синтезировать некоторые соединения, которые имеют тот же состав, что и природные минералы», — говорит профессор Морелли. – «Минеральная семья, которую они имитируют, — одни из наиболее распространенных минералов этого типа на Земле — тетраэдриты. Путем очень незначительного изменения его состава мы получили высокоэффективные термоэлектрические материалы».

Множество ученых по всему миру охотится за термоэлектрическими материалами, и за последнее время в этой области были сделаны крупные открытия. Но найденные материалы, в основном, непригодны для крупномасштабных приложений, поскольку получены из редких, а иногда и токсичных элементов, или производятся с использованием сложных и дорогостоящих процедур синтеза.

«Обычно вы добываете полезные ископаемые, очищаете и получаете отдельные элементы, а затем рекомбинируете их в новые соединения, от которых вы ждете хороших термоэлектрических свойств», — сказал профессор Морелли. — «Но этот процесс стоит много денег и занимает много времени. Наш метод позволяет обойти большую часть этой процедуры».

Метод исследователей MSU предполагает использование очень распространенных материалов, растирание их в порошок, а затем с помощью давления и тепла прессование в образцы с пригодными для использования размерами.

«Это дает огромную экономию на затратах по переработке», — добавляет д-р Морелли. Исследователи ожидают, что их открытие может дать дорогу многим новым, недорогим приложениям, основанным на термоэлектрическом принципе. Потенциальные области применения включают утилизацию тепла от промышленных электростанций, конверсию тепла автомобильных выхлопных газов в электричество, получение электроэнергии от домашних обогревателей.

Читайте так же:
Удельная тепловая мощность тока единица измерения

Исследования были опубликованы в интернет-журнале Advanced Energy Materials при поддержке Министерства энергетики США.

Новости: Энергоэффективность (рубрикатор)

Разработан принципиально новый конвертер тепла в электричество

17 февраля 2007

of your page —>
Tweet

Исследователям из Калифорнийского университета в Беркли удалось напрямую преобразовать тепло в электрический ток, используя металлические наночастицы, соединённые органической молекулой. Это достижение может положить начало разработки новых генераторов электроэнергии.

В настоящее время основной способ производства электроэнергии включает в себя сжигание топлива для образования пара, вращающего турбину, которая приводит в действие генератор, производящий электроэнергию. Более 90% электроэнергии в мире производится непрямым преобразованием тепла. В этих процессах большая часть тепла расходуется впустую. «Если хотя бы часть теряемого тепла будет рентабельно переводиться в электроэнергию, то это окажет огромное влияние на энергетику и приведёт к экономии топлива и сокращению выбросов углекислого газа», говорит Arun Majumdar, профессор Калифорнийского университета в Беркли.

Попытки использования тратящейся впустую энергии привели к разработке термоэлектронных генераторов, основанных на эффекте Зеебека. Однако подобные генераторы имеют даже меньшее КПД, чем традиционные тепловые двигатели, и при этом изготовляются из специальных сплавов, содержащих висмут и теллур, что приводит к их высокой стоимости.

Особенностью исследования, проведённого в Беркли, является то, что эффект Зеебека был измерен для органических молекул. Эта работа может стать основой для создания более рентабельных термоэлектрических генераторов.

Учёные покрывали два золотых электрода молекулами бензолдитиола, ди бензолдитиола или трибензолдитиола, затем нагревали одну из сторон, для создания разности температур. На каждый градус Цельсия разности, исследователи получали 8,7 мкВ разности потенциалов для бензолдитиола, 12,9 мкВ для дибензолдитиола и 14,2 мкВ для трибензолдитиола. Максимальная разность температур во время опытов составляла 30 градусов Цельсия.

Следующим шагом исследования станет использование различных органических молекул и металлов, а так же тонкая настройка компоновки структуры генератора.

Гигантские вискеры на основе оксида ванадия

SCAMT Workshop Week — практикум по нанотехнологиям в области хим/био/IT. Санкт-Петебург, 30 января — 6 февраля
SCAMT открывает подачу заявок на 8-ую научную школу SCAMT Workshop Week, которая пройдет с 30 января по 6 февраля 2022 года. Для студентов, прошедших отбор, участие в SWW бесплатное, иногородним предоставляется проживание.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Ленточки в косую полосочку: где кончается текстурный дизайн и начинается деформационная инженерия. Борофен: От слоя к слою. Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать: скачки Баркгаузена в сегнетоэлектрике. Украшение из скандия для притяжения водорода. Нобелевская премия 2021.

Заочная Научно-Технологическая Школа
С 15 ноября по 15 декабря 2021 года с использованием дистанционных образовательных технологий в рамках XVI Всероссийской Олимпиады «Нанотехнологии — прорыв в будущее!» пройдет Заочная Научно-Технологическая Школа (сокращенно ЗНТШ).

Читайте так же:
Схема подключения теплового провода

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 — «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Академик Е.Н. Каблов: «Для освоения космоса нужны новые материалы»
Янина Хужина
В этом году весь мир отмечает 60-летие первого полета человека в космос. Успех миссии Юрия Гагарина стал возможен благодаря слаженной работе многих людей: физиков, математиков, конструкторов, инженеров-проектировщиков и, конечно, материаловедов. «Научная Россия» обсудила с академиком РАН Евгением Кабловым основные вехи в развитии космического и авиационного материаловедения.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2021 году
коллектив авторов
25 — 28 мая пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID — 19.

Технонано

Технопредпринимательство — идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы — важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector