5 dollardan aşağı istilik enerjisindən işıq: 7 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Hollandiyada iki sənaye dizaynı tələbəsiyik və bu, Konsept Dizaynı Texnologiyası alt kursunun bir hissəsi olaraq sürətli bir texnologiya araşdırmasıdır. Sənaye dizayneri olaraq, müəyyən bir texnologiyanın konsepsiyalarda tətbiq edilməsi üçün əsaslandırılmış qərar qəbul etmək üçün texnologiyaları metodiki olaraq təhlil edə bilmək və onları daha dərindən başa düşmək faydalıdır.

Bu təlimat vermə halında, TEG modullarının nə qədər səmərəli və aşağı qiymətli ola biləcəyini və məsələn, güc bankları və ya fənərlər kimi açıq hava aksesuarlarını, məsələn, alov alovu ilə doldurmaq üçün uyğun bir seçim olub-olmadığını görməklə maraqlanırıq. Batareya gücünün əksinə olaraq, yanğınla gələn istilik enerjisi, çölün hər yerində edə biləcəyimiz bir şeydir.

Praktik tətbiq

Batareyaların doldurulması və LED işıqlarının güclənməsi üçün TEG -lərin istifadəsini araşdırdıq. Şəbəkə enerjisindən müstəqil ola bilmək üçün, məsələn, tonqalda bir fənəri doldurmaq üçün TEG modullarının istifadəsini nəzərdə tuturuq.

Araşdırmamız, Çin onlayn pərakəndə satış şirkətlərində tapdığımız aşağı qiymətli həllər üzərində qurulub. Hal -hazırda TEG modullarını çox praktik bir tətbiqdə tövsiyə etmək çətindir, çünki çox az enerji çıxışı var. Bu gün bazarda yüksək səmərəli TEG modulları olsa da, qiymətləri onları fənər kimi kiçik istehlak məhsulları üçün bir seçim etmir.

Addım 1: Parçalar və Alətlər

Hissələri

-Termoelektrik Modulu (TEG) 40x40mm (SP1848 27145 SA) https://www.banggood.com/40x40mm-Termoelektrik- Güc- Jeneratör-Peltier-Modül-TEG-YüksəkTemperatur -150-Dərəcə-p-1005052.html? rmmds = axtarış & cur_warehouse = CN

-Gizliliklər

-Çörək lövhəsi

-Qırmızı LED

-Bəzi tellər

-Soyuducu gips/ termal pasta

-Hurda metal/isidici (alüminium)

Alətlər

-Bir növ termometr

-Lehimleme dəmir

-(rəqəmsal) multimetr

-Çakmak

-Kiçik Mişar (və ya altına çay qaşığı qoymağa imkan verən başqa bir obyekt)

Addım 2: İş prinsipi və hipotez

Bu necə işləyir?

Sadəcə olaraq, TEG (termoelektrik generator) istiliyi elektrik çıxışına çevirir. Bir tərəf qızdırılmalı, digər tərəf isə soyudulmalıdır (bizim vəziyyətimizdə mətni olan tərəf soyudulmalıdır). Üst və alt tərəflərdəki temperatur fərqi hər iki lövhədəki elektronların fərqli enerji səviyyələrinə (potensial fərq) səbəb olur və bu da öz növbəsində elektrik cərəyanı yaradır. Bu fenomen Seebeck təsiri ilə təsvir edilmişdir. Həm də o deməkdir ki, hər iki tərəfdəki temperatur bərabər olduqda elektrik cərəyanı olmayacaq.

Qeyd edildiyi kimi araşdırmaq üçün termoelektrik generatorlar seçilmişdir. Vahidinin qiyməti üç avrodan aşağı olan (göndərmə daxil olmaqla) bir SP1848-27145 tipindən istifadə edirik. Bazarda daha bahalı və səmərəli həllərin olduğunu bilirik, ancaq bu 'ucuz' TEG -lərin potensialı ilə maraqlandıq.

Hipotez

TEG modullarını satan veb sayt, elektrik enerjisinin çevrilməsinin səmərəliliyinə dair cəsarətli iddialara sahib idi. Bu iddiaları araşdırdıqdan sonra kiçik bir yoldan keçəcəyik.

Addım 3: Hazırlıq və Quraşdırma

Addım 1: Atölyede tapılan alüminium parçaları istifadə edərək sadə bir soyuducu hazırlandı, bunlar termal pasta istifadə edərək TEG moduluna bağlandı. Bununla birlikdə, mis, pirinç və ya qarışıqlıq kimi digər metallar da bu quruluş üçün kifayət qədər işləyəcəkdir.

Addım 2: Növbəti addım, birinci TEG -in mənfi qurğusunu ikinci TEG -in müsbət qurğusuna lehimləməkdən ibarətdir ki, bu da elektrik cərəyanının ardıcıl olmasını təmin edir (yəni iki TEG -in çıxışı əlavə olunacaq). Quraşdırma ilə TEG başına təxminən 1,1 volt istehsal etmək mümkün idi. Bu o deməkdir ki, qırmızı LED yandırmaq üçün lazım olan 1,8 volta çatmaq üçün ikinci bir TEG əlavə edildi.

Addım 3: Birinci TEG -in qırmızı (müsbət) telini və ikinci TEG -in qara (mənfi) telini müvafiq yerlərdə çörək taxtasına qoşun.

Addım 4: Çörək taxtasına qırmızı bir LED qoyun (unutmayın: uzun ayaq müsbət tərəfdir).

Addım 5: Son addım sadədir*, şamları yandırın və TEG modullarını alovun üstünə qoyun. TEG'ləri üstünə qoymaq üçün möhkəm bir şey istifadə etmək istəyirsiniz. Bu, onları alovla birbaşa təmasdan uzaqlaşdırır, bu halda bir mişar istifadə edilmişdir.

Bu sadə bir test olduğu üçün, lazımi kassa və ya soyutma etmək üçün çox vaxt sərf etməmişik. Ardıcıl nəticələr əldə etmək üçün TEG -in test üçün tealight -dan bərabər məsafədə yerləşdiyinə əmin olduq.

*Təcrübəni təkrar etməyə çalışarkən, soyudmaq üçün soyuducu və ya dondurucuya qoymalısınız. Bunu etməzdən əvvəl onları çörək taxtasından çıxardığınızdan əmin olun.

Addım 4: Quraşdırma

İlkin sınaq

İlk sınağımız sürətli və çirkli idi. TEG modulunu çay işığının üzərinə qoyduq və çay işığının alüminium korpusundan və buz kubundan istifadə edərək TEG -in 'soyuq ucunu' soyuduq. Termometrimiz (solda) TEG -in yuxarı hissəsinin temperaturunu ölçmək üçün kiçik bir sıxaca (sağ üst) yerləşdirildi.

Son imtahan üçün təkrarlamalar

Son testimiz üçün daha etibarlı nəticə əldə etmək üçün quruluşda bir neçə dəyişiklik etdik. Əvvəlcə daha böyük bir alüminium bloku istifadə edərək buzlu soyuq suyu pasif bir soyutma üçün dəyişdirdik, bu, potensial tətbiqini daha yaxından əks etdirir. İstədiyiniz nəticəni əldə etmək üçün qırmızı LED -i yandırmaq üçün ikinci bir TEG əlavə edildi.

Addım 5: Nəticələr

Təsvir edilən qurğudan istifadə edərək qırmızı LED yanacaq!

Bir TEG nə qədər güclüdür?

İstehsalçı iddia edir ki, TEG 100 dərəcə temperatur fərqinə məruz qaldıqda 669mA cərəyanda 4.8V -ə qədər açıq dövrə gərginliyi istehsal edə bilər. P = I * V güc formulundan istifadə edərək bunun təxminən 3,2 vat olacağı hesablanır.

Bu iddialara nə qədər yaxın ola biləcəyimizi görmək üçün yola çıxdıq. TEG -in dibində təxminən 250 dərəcə santigrat və yuxarı ucunda 100 dərəcəyə yaxın ölçülən təcrübə, istehsalçının iddiaları ilə müqayisədə olduqca fərqli olduğunu göstərir. Gərginlik 0,13 volt və 150 mA ətrafında durur, bu da 0,135 vata bərabərdir.

Addım 6: Müzakirə

Təcrübəmiz bizə bu TEG -lərin potensialı haqqında yaxşı bir təəssürat verir, çünki ədalətlə deyə bilərik ki, onların çıxışı bir az əylənmək və təcrübə üçün layiqdir, lakin bu sistemləri düzgün şəkildə soyutmaq və sabit bir enerji mənbəyi yaratmaq üçün lazım olan fizikadır. Günəş enerjisi kimi digər mümkün şəbəkədənkənar həllərlə müqayisədə, real bir dünya üçün mümkün deyil.

TEG -lər üçün mütləq bir yer var və bir fənəri gücləndirmək üçün bir tonqaldan istifadə etmək fikri əldə edilə bilən görünür; termodinamika qanunları səbəbiylə ciddi şəkildə məhdudlaşırıq. Bir temperatur fərqinə nail olmaq lazım olduğu üçün, TEG -in bir tərəfi (aktiv) soyumağa, digər tərəfi daimi istilik mənbəyinə ehtiyac duyur. İkincisi, bir kamp atəşi vəziyyətində bir problem deyil, ancaq soyutma o qədər səmərəli olmalıdır ki, aktiv bir soyutma həllinə ehtiyac olacaq və buna nail olmaq çətindir. Bu həllərin işləməsi üçün lazım olan həcmi nəzərdən keçirərkən, mövcud batareya texnologiyası ilə müqayisədə işıqları gücləndirmək üçün bir batareya seçmək daha məntiqlidir.

Təkmilləşdirmələr

Gələcək təcrübələr üçün uyğun bir soyuducu əldə etmək (məsələn, qırıq bir kompüterdən) almaq və onları TEG -in həm isti, həm də sərin tərəflərinə tətbiq etmək məsləhət görülür. Bu, istiliyin daha düzgün paylanmasına imkan verir və sərin tərəfdəki tullantıların bərk alüminium blokdan daha asan yayılmasını təmin edir.

Bu texnologiyanın gələcək tətbiqləri Hal -hazırda TEG -lər ilk növbədə (ekoloji cəhətdən təmiz) texniki məhsullarda tullantı istiliyini enerji üçün istifadə etmək vasitəsi olaraq tapılır. Gələcəkdə bu texnologiya daha çox potensiala malikdir. İşıqlandırma məhsullarının dizaynı üçün maraqlı istiqamətlərdən biri geyilə bilən cihazlardır. Bədən istiliyindən istifadə etmək paltarda və ya bədəndə asanlıqla quraşdırıla bilən batareyasız işıqlara səbəb ola bilər. Bu texnologiya, əvvəllər olduğundan daha çox yönlü paketlərdə fitness izləmə məhsullarına imkan vermək üçün özünü gücləndirən sensorlar üzərində də tətbiq oluna bilər. (Aşkar Termoelektriklər, 2016).

Addım 7: Nəticə

Nəticə olaraq, texnologiyanın göründüyü qədər perspektivli olduğu halda, sistemin elektrik yükünün bərabər axını (bizim vəziyyətimizdə davamlı işıq) təmin etmək üçün aktiv bir soyutma və daimi istilik mənbəyi tələb olunur. Quraşdırmamız soyuducu istifadə edərək soyuducuların tez soyudulmasına imkan versə də, bu təcrübənin heç bir xarici elektrik olmadan çoxalması çox çətin olardı; müsbət və mənfi tərəfləri eyni temperatura çatanda işıq sönmüş olardı. Texnologiya hazırda çox uyğun olmasa da, yeni və yenilikçi texnologiyalar və materialların davamlı axını nəzərə alınmaqla hara gedəcəyini görmək maraqlıdır.