Cahaya Dari Tenaga Panas dengan Langkah di Bawah $ 5: 7 (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Kami adalah dua pelajar reka bentuk perindustrian di Belanda, dan ini adalah penerokaan teknologi pantas sebagai sebahagian daripada sub kursus Teknologi Reka Bentuk Konsep. Sebagai perancang industri, adalah berguna untuk dapat menganalisis teknologi secara metodis dan memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang mereka untuk membuat keputusan yang tepat untuk pelaksanaan teknologi tertentu dalam konsep.

Dalam hal ini, kami berminat untuk melihat seberapa berkesan modul TEG yang cekap dan murah, dan jika itu adalah pilihan yang sesuai untuk mengisi semula aksesori luaran seperti power bank atau lampu suluh dengan, misalnya, api unggun. Bertentangan dengan kuasa bateri, tenaga haba dengan api adalah sesuatu yang dapat kita buat di mana saja di padang belantara.

Permohonan praktikal

Kami sedang menyiasat penggunaan TEG untuk mengecas bateri dan menghidupkan lampu LED. Kami membayangkan penggunaan modul TEG untuk, misalnya, mengisi lampu suluh di api unggun sehingga dapat terbebas dari tenaga grid.

Penyelidikan kami memberi tumpuan kepada penyelesaian kos rendah yang kami dapati di peruncit dalam talian Cina. Pada masa ini sukar untuk mengesyorkan modul TEG dalam aplikasi praktikal kerana mereka hanya mempunyai output daya yang terlalu sedikit. Walaupun terdapat modul TEG yang sangat efisien di pasaran hari ini, harganya tidak benar-benar menjadikannya pilihan untuk produk pengguna kecil seperti lampu suluh.

Langkah 1: Bahagian dan Alat

Bahagian

-Thermoelectric Module (TEG) 40x40mm (SP1848 27145 SA) https://www.banggood.com/40x40mm-Thermoelectric-Power-Generator-Peltier-Module-TEG-High-Temperature-150-Degree-p-1005052.html? rmmds = carian & cur_warehouse = CN

-Terangan

- Papan roti

- LED Merah

-Beberapa wayar

-Panas plaster haba / haba

-Skap logam / haba pendingin (aluminium)

Alat

-Termometer semacam

-Besi pematerian

- (digital) Multimeter

-Lebih ringan

-Small Vise (atau objek lain yang membolehkan anda meletakkan lampu bawah di bawahnya)

Langkah 2: Prinsip Kerja & Hipotesis

Bagaimanakah ia berfungsi?

Secara ringkas, TEG (penjana termoelektrik) menukar haba menjadi output elektrik. Satu sisi mesti dipanaskan dan sebelah yang lain harus disejukkan (dalam kes kita sebelah dengan teks mesti disejukkan). Perbezaan suhu di bahagian atas dan bawah akan menyebabkan elektron di kedua-dua plat mempunyai tahap tenaga yang berbeza (perbezaan yang berpotensi), yang seterusnya menghasilkan arus elektrik. Fenomena ini dijelaskan oleh kesan Seebeck. Ini juga bermaksud bahawa apabila suhu di kedua sisi menjadi sama, tidak akan ada arus elektrik.

Seperti yang disebutkan, generator termoelektrik telah dipilih untuk diterokai. Kami menggunakan jenis SP1848-27145 dengan kos di bawah tiga euro per unit (termasuk penghantaran). Kami menyedari bahawa terdapat penyelesaian yang lebih mahal dan cekap di pasaran, tetapi kami berminat dengan potensi TEG yang ‘murah’ ini.

Hipotesis

Laman web yang menjual modul TEG mempunyai, seperti yang dirasakan, tuntutan berani untuk kecekapan menukar tenaga elektrik. Kami akan mengambil jalan memutar sedikit kemudian untuk meneroka tuntutan ini.

Langkah 3: Persiapan dan Perhimpunan

Langkah 1: Pendingin sederhana dibuat dengan menggunakan bahagian aluminium sekerap yang terdapat di bengkel, ini dipasang pada modul TEG dengan menggunakan pasta termal. Walau bagaimanapun, logam lain seperti tembaga, tembaga, atau pemesejan juga akan berfungsi dengan cukup untuk penyediaan ini.

Langkah 2: Langkah seterusnya melibatkan pematerian timbal negatif TEG pertama ke petunjuk positif TEG kedua, ini memastikan arus elektrik akan bersambung (bermaksud bahawa output kedua TEG akan ditambah). Dengan persediaan kami, kami hanya dapat menghasilkan sekitar 1.1 volt per TEG. Ini bermaksud bahawa untuk mencapai 1.8 volt yang diperlukan untuk menyalakan LED merah, TEG kedua ditambahkan.

Langkah 3: Sambungkan wayar merah (positif) TEG pertama dan wayar hitam (negatif) TEG kedua ke papan roti di tempat masing-masing.

Langkah 4: Letakkan LED merah di papan roti (ingat: kaki yang lebih panjang adalah sisi positif).

Langkah 5: Langkah terakhir adalah mudah *, nyalakan lilin dan letakkan modul TEG di atas api. Anda mahu menggunakan sesuatu yang kukuh untuk meletakkan TEG di atas. Ini membuat mereka tidak bersentuhan langsung dengan api, dalam hal ini vise digunakan.

Kerana ini adalah ujian mudah, kita tidak menghabiskan banyak masa untuk membuat kandang atau penyejukan yang betul. Untuk memastikan hasil yang konsisten, kami telah memastikan TEG berada pada jarak yang sama dari cahaya malam untuk pengujian.

* Semasa mencuba mengulangi eksperimen, disarankan untuk meletakkan TEGs dengan heatsink di dalam peti sejuk atau peti sejuk untuk menyejukkannya. Pastikan mengeluarkannya dari papan roti sebelum melakukannya.

Langkah 4: Persediaan

Ujian awal

Ujian awal kami cepat dan kotor. Kami meletakkan modul TEG di atas lampu teh dan menyejukkan 'hujung sejuk' TEG menggunakan penutup aluminium lampu teh dan ais batu. Termometer kami (kiri) diletakkan di penjepit kecil (kanan atas) untuk mengukur suhu bahagian atas TEG.

Pengulangan untuk ujian akhir

Untuk ujian terakhir kami, kami membuat beberapa perubahan pada persediaan untuk memastikan hasil yang lebih dipercayai. Pertama kami menukar air sejuk ais untuk penyejukan pasif dengan menggunakan blok aluminium yang lebih besar, ini mencerminkan potensi pelaksanaan dengan lebih dekat. TEG kedua juga ditambahkan untuk mencapai hasil yang diinginkan, yaitu menyalakan LED merah.

Langkah 5: Hasil

Menggunakan persediaan yang dijelaskan akan menyalakan LED merah!

Seberapa kuat satu TEG?

Pengilang mendakwa bahawa TEG dapat menghasilkan voltan litar terbuka sehingga 4.8V pada arus 669mA apabila mengalami perbezaan suhu 100 darjah. Dengan menggunakan formula kekuatan P = I * V, dikira bahawa ini kira-kira 3.2 watt.

Kami bertekad untuk melihat sejauh mana kami dapat mendekati tuntutan ini. Berukuran sekitar 250 darjah celsius di bahagian bawah TEG dan hampir 100 darjah di hujung atas, percubaan menunjukkan perbezaan yang cukup besar berbanding dengan tuntutan pengeluar. Voltan stagnasi sekitar 0.9 volt dan 150 mA, bersamaan dengan 0.135 watt.

Langkah 6: Perbincangan

Eksperimen kami memberi kami kesan yang baik tentang potensi TEG ini, kerana kami dapat mengatakan bahawa output mereka layak untuk sedikit keseronokan dan percubaan, tetapi bahawa fizik yang terlibat untuk menyejukkan sistem ini dengan betul dan menghasilkan sumber tenaga yang stabil adalah jauh dari kemungkinan untuk dilaksanakan di dunia nyata, jika dibandingkan dengan kemungkinan penyelesaian luar grid lain seperti tenaga suria.

Pasti ada tempat untuk TEG, dan idea menggunakan api unggun untuk menyalakan lampu suluh nampaknya dapat dicapai; kita sangat terhad kerana undang-undang termodinamik. Kerana perbezaan suhu perlu dicapai, satu sisi TEG memerlukan penyejukan (aktif) dan yang lain memerlukan sumber haba yang tetap. Yang terakhir ini tidak menjadi masalah dalam keadaan unggun api, namun penyejukan perlu begitu efisien sehingga penyelesaian penyejukan aktif akan diperlukan dan ini sukar dicapai. Apabila mempertimbangkan jumlah yang diperlukan untuk membuat penyelesaian ini berfungsi, berbanding dengan teknologi bateri yang ada, adalah lebih logik untuk memilih bateri untuk menyalakan lampu.

Penambahbaikan

Untuk eksperimen yang akan datang, disarankan untuk mendapatkan heatsink yang tepat (misalnya dari komputer yang rosak) dan menerapkannya di sisi TEG yang panas dan sejuk. Ini membolehkan haba diagihkan dengan lebih tepat dan akan menjadikan sisa buangan pada bahagian sejuk lebih mudah daripada sekatan aluminium yang padat

Aplikasi masa depan teknologi ini Pada masa ini, TEG terutama terdapat dalam produk teknikal (mesra alam) sebagai kaedah memanfaatkan sisa haba untuk tenaga. Pada masa akan datang teknologi ini mempunyai potensi untuk lebih banyak lagi. Salah satu arah yang menarik untuk reka bentuk produk pencahayaan adalah yang boleh dikenakan. Memanaskan panas badan boleh menyebabkan lampu bebas bateri yang mudah dipasang pada pakaian atau badan. Teknologi ini juga dapat diterapkan dalam sensor self powering untuk membolehkan produk pemantauan kecergasan dalam pakej yang lebih serba boleh daripada sebelumnya. (Termoelektrik Terbukti, 2016).

Langkah 7: Kesimpulannya

Sebagai kesimpulan, seakan menjanjikan sepertinya teknologi, sistem memerlukan penyejukan aktif dan sumber haba tetap untuk memastikan aliran cas elektrik yang sama (dalam kes kita, cahaya berterusan). Walaupun persediaan kami membolehkan penyejukan heatsink dengan cepat menggunakan peti sejuk, percubaan ini agak sukar untuk dihasilkan semula tanpa elektrik luaran; cahaya akan mati pada saat sisi positif dan negatif mencapai suhu yang sama. Walaupun teknologi ini tidak dapat digunakan pada masa ini, menarik untuk melihat ke mana ia akan pergi memandangkan aliran berterusan teknologi dan bahan baru dan inovatif.