Thermo-elektrische generator

Thermisch elektrische generator - is een apparaat dat de elektrische energie van de warmte ontvangt. Een uitstekende energiebron helaas wordt gekenmerkt door lage efficiëntie. Bovendien, de gelijkstroom wordt omgezet transformatoren.

Geschiedenis van de ontdekking

Seebeck ontdekte in 1822 jaar (andere gegevens - 1820-1821), bij verhitting kruising van verschillende materialen in een gesloten circuit vloeit. omzettingsrendement van 3%. Ondanks deze figuur ongelukkig, het resultaat van de eerste thermisch elektrische generator concurreerden met stoommachines van de tijd. Experimenteren met de platen van antimoon en bismuth, Seebeck meting uitgevoerd galvanometer Shveyggera (spoel en magnetische pijl). Daarom heeft de experimenten niet beginnen vóór 16 september 1820. De schijnbare onbeduidendheid en onverklaarbare gebeurtenissen hebben de wetenschapper om te wachten gedwongen. Langzaam, het onderzoeken van zijn eigen ontdekking Seebeck maakte een reportage over het alleen in 1823.

Door logisch te redeneren onderzoeker gesuggereerd dat het aardmagnetisme wordt verklaard door het verschil in temperatuur tussen de evenaar en de polen. Het werkingsprincipe van een thermo-elektrische generator legde magnetische polarisatie. Seebeck onderzochte monsters met, zoals halfgeleiders en materialen zijn in een rij opgesteld door het vermogen magneetnaald wijzen. Deze data wordt gebruikt (in het geraffineerde vorm) en vandaag voor de constructie van thermo generatoren. Het Seebeck-coëfficiënt wordt gemeten in mV / K

Als wetenschappers radioactieve metalen, zoals Seebeck behandelde monsters. Na de Tweede Wereldoorlog, toen het bekend werd dat de Verenigde Staten heeft een prachtige nieuwe wapens, was er een bestelling door alle middelen om de ontwikkeling van nucleaire wapens te versnellen. Gevangenen en net experimentators vrijwel handen botsende stukjes van radioactief rotsen om een ​​kettingreactie te bereiken. De meeste snel stierf.

Seebeck levend. Hij nam zijn handen bismut en antimoon, kortsluiting en als Galvani had ooit gekeken "animal elektriciteit." Seebeck bijna geloofden in hun eigen prachtige transcendente vermogens, maar huishoudster deed hem denken dat de reden dat de monsters werden verwarmd. Wanneer carrière van de tovenaar eindelijk de handen van de grote wetenschapper verliet, keerde hij uiteindelijk naar fysica. Het bleek, wanneer het metaal dock stevig en warmtelamp, wijkt de naald nog verder.

Aanvankelijk uitleg van het waargenomen effect en gaf een ongebruikelijke genaamd magnetische polarisatie. Vanuit het oogpunt van de moderne wetenschap is het moeilijk om een ​​dergelijke positie uit te leggen, maar als je kijkt door de ogen van zijn tijdgenoten... in september 1820 Hans Oersted gemeld aan de wetenschappelijke gemeenschap in Frankrijk en Groot-Brittannië op de opening, De revolutie in de komende 100 jaar. De wetenschapper heeft geen haast: merken vreemde gedrag van mariene kompas, lang bestudeerd, geëvalueerd, en schrijf dan een paar progressieve gedachte tijdgenoten... Verdere ontdekkingen viel achtereenvolgens:

1. de wet van Ohm.
2. Elektromagneet.
3. Elektrokompas.
4. Galvanometer.
5. Inductance.
6. Motor.

Een lange lijst van alle uitvindingen de komende 15 jaar, maar de open Seebeck thermoelectricity was verrassend. Het is bekend dat Ohm gebruikt Georg paar bismut en antimoon, voor uitvoer naar de bekende wet schakelingsgedeelte. In de dagen van de Seebeck bestond begrip lading, magnetisme, elektriciteit, capaciteit condensator - en al! Onbekende concepten waren potentiaalverschillen, stromen, elektromagnetische velden en hun intensiteit. Dit is de naam van de opening van het Seebeck beïnvloed.

Aan de vooravond van Malus, Fresnel, Jung en Brewster gepubliceerde werk van de polarisatie van het licht. Dit verschijnsel werd onderzocht op basis van ijslandspaat kristallen, dan leidt het begrip as (uit het Grieks. - polig-as). De magnetische polen toonde Globe. Niet verrassend, de Seebeck toegeschreven eigen installatie als een vreemde naam. De spoel is georiënteerd als een kompasnaald planeet Aarde.

Gedurende het jaar zijn we erin geslaagd om de juiste verklaring te vinden. Georg Ohm met een thermokoppel als een gestabiliseerde spanningsbron voor het openen van de bekende middelen: stelt vast temperatuurverschil over het kookpunt van water en smeltend ijs. Het is tijd om het tijdperk van de thermoelectricity openen.

Thermoelectricity ontwikkelingsconcept

Toen duidelijk werd dat de warmte niet in staat is direct omgezet in magnetisme, ten slotte, verwierp het idee van het vormen van het veld van de aarde warmte uitbarstende vulkanen en magma koken binnen. Het vergelijken van de ervaringen van Oersted en Seebeck, heeft de wetenschappelijke gemeenschap de juiste weg gevonden. Georg Ohm thermokoppel als thermisch elektrische generator werd gebruikt in de elektrolyse (1831). Maar de term is nog steeds instabiel. Men gaat ervan uit dat de eerste thermo-elektrische generatoren verscheen in de tweede helft van de negentiende eeuw. Beschouwd als een laboratorium opstelling voor het bestuderen van verschillende processen, werden anders genoemd.

De post- en telegraaf tijdschrift dichter tot 1899 publiceerde een artikel over de oprichting van een batterij voor de stroomvoorziening 16 candela van gloeilampen. In de oven geplaatst de oven thermokoppel met voldoende spanning en stroom. Het combineren toevoerelementen in serie, werd het voltage verhoogd. Een parallelschakeling bij verhoogde stroom. Elk thermokoppel wordt geconstrueerd door toepassing van Seebeck (antimoon - zink Antimonide). Dan hebben we geleerd Gyulhera batterij (vermoedelijk in 1898).

De term bedacht voor de accu van de Leidse flessen (condensatoren), Benjamin Franklin.

Dus in wetenschappelijke kringen serie geschakelde thermokoppels nagesynchroniseerd thermozuil. Er wordt aangenomen dat het eerste apparaat gemaakt Oe en Fourier in 1823. Zij combineerden Seebeck thermokoppel voor krachtige energiebron. Verdere ontwikkeling van het concept was om Leopoldo Nobili en Macedonio Melloni leveren: voor een reeks experimenten op de studie van het infrarode spectrum, creëerden ze een thermische multiplier. Het idee kwam zowel na het maken van progressieve veranderingen in de structuur Shveyggera (1825).

Het idee van de eerste galvanometer het effect van de windingen van de draad vermenigvuldigd met hun aantal. Op dezelfde manier het gaat "heat power" van de thermokoppels. Het apparaat is bedoeld voor het gehele onderzoek van het infrarode spectrum als gevolg van de meting van de geproduceerde warmte, maar later het concept was de basis voor het creëren van nieuwe bronnen. Indicator termoumnozhitelya werd een kompasnaald.

Chronologie van uitvindingen

Na de eerste slok Seebeck effect werd toegepast en verder. Het octrooi voor het gebruik van thermo-elektrische generatoren vervangen conventionele genomen in 1843 door Mozes Poole.

Pergeliometr om zonne-activiteit te meten

Pergeliometr voor het meten van zonnestraling intensiteit overeenkomstig de mate van verhitting van het thermokoppel. Claude Pouillet uitgevonden tussen 1837 en 1838 jaar apparaat kon de wetenschapper om te berekenen met een hoge nauwkeurigheid de zonneconstante van 1228 W / m². m. pergeliometr oorspronkelijk bedoeld voor gebruik als thermisch elektrische generator. Individuele prestaties dienen als een ondersteunende structuur voor het verdere verloop van de industrie.

We geven details van de uitvinding, die uit het onderzoek van het rapport van Dr. Stone's afgeleverd 18 november 1875. "De legeringen vertonen eigenschappen van metalen gecombineerde krachtiger dan elk van de eenvoudige materialen afzonderlijk. In de samenstelling enerzijds en twee zink - antimoon verschilmonster gaf 22,7 potentialen. De potentialen van de componenten afzonderlijk:

• Antimoon - 7-10.
• Zink - 0,2.

De enige uitzondering was een legering van bismut en tin. Wanneer de samenstelling van zijn 12-1, de potentiaal af 35,8-13,67. Ik had het geluk om studies te beginnen met een paar Duitse zilver (nikkel-rijk) en ijzer. De waargenomen EMF was niet geweldig. Toen ik probeerde Marcus legering bestaande uit 12 delen antimoon, zink en 5 1 bismuth. Het resultaat was zwak en met een uitgesproken kristalstructuur.

Te glad uit deze tekortkomingen, voegde arseen. Als resultaat ontdekt dat een legering van antimoon, arseen, zink en tin met een kleine bijmenging vertoont veel grotere plasticiteit in soortgelijke thermo eigenschappen, die worden waargenomen in de legering Marcus. Het tweede deel door een paar nieuwzilver. "

thermobatterij

Thermozuil Marcus was gelijk aan één twintigste van de Daniell-element, waardoor 55 mV DC. Negatieve "a gericht" diende als een legering van koper, zink en nikkel in een verhouding 10: 6: 6, lijken op een nieuwzilver; positieve - verbinding van antimoon, zink en bismut in de verhouding 12: 5: 1. Volgens de «Elektriciteit in dienst van de mens», 3e editie 1896, mei 1864 Marcus gewonnen door het Weense wetenschappelijke gemeenschap voor een thermo-elektrische generator. Gestructureerde hut thermokoppel bovenaan de verwarmde metalen strook verenigd. Het onderste deel van het koelwater. Helaas, de legeringen in de lucht snel geoxideerd tot een grote toename van het ohmse contact weerstand.

bijdrage aan Becquerel

Het is niet bekend, toen werd geboren thermo-elektrische generator Edmond Becquerel, maar historici dateren de opening voor de periode 1867-1868 jaar. Zijn structuur wordt gevormd door de overgang sulfide koper en nikkel zilver. In de afbeelding: een proximaal reservoir gepompt koud water in de verre - gloeilampen gas. Voltage generator thermo gefilmd met spiraal terminals.

thermo-elektrische generator Klemonda

Over thermo-elektrische generatoren Dr. Stone verklaarde: "Het gebruik van ijzer geeft een mooi effect dat wordt gecompenseerd snel roesten van het product."

• De thermisch elektrische generator (vermoedelijk 1874 uitgave) Klemonda en Moore geconstrueerd zink antimonide en zuiver ijzer vooral voor elektrolyse doeleinden. Verwarmde apparaat mag één uur te verkrijgen over ounce koper, consumeren 6 kubieke voet gas. Het werd gebruikt voor plating metalen producten. Gasregelaar thermisch elektrische generator wijzigt de grootte van de resulterende elektrische stroom. De figuur gezien vanaf de bovenkant sectoren zink antimonide, driehoekige stukken bladeren - ijzer.
• In 1789, verscheen thermo-elektrische generator Klemonda veel verbeterd. Wanneer de interne weerstand van 15,5 ohm gaf voltage 109 V bij een stroom van 1,75 A, verbruiken 22 pound per uur van steenkool. verbindingen schakelspanning verlaagd naar 54 V. thermo generatorstroom verhoogd tot 3,5 A. Verwarmde oven steenkool bouwhoogte minder dan 2,5 meter in diameter binnen een meter lijkt koeler moderne processoren die buiten talrijke ijzer vleugels. Gassen binnen Raskalov zink Antimonide. Privé berichten afgegeven thermokoppels 20 generator 1 voltage.
• Thermo-elektrische generator Noah (waarschijnlijk in 1874) is meer als een moderne turbine thermische centrales in vorm. Het middengedeelte van de brander termpopar verwarmd en gekoeld door middel randapparatuur straling en convectie. Dit relatief kleine gelijkenis Klemonda generator met een inwendige weerstand van 0,2 ohm, berekend op spanning van 2 V en 128 bestaande uit thermokoppels. Het rendement van de thermo-elektrische generator sterk verminderd Nieuwzilver tussenproduct contacten afvoeren van warmte. Moderne thermo generatoren met p-n-overgang zonder tussenliggende tussen halfgeleiders materialen.
• Draagbare thermisch elektrische generator Hawke (waarschijnlijk in 1874) is ontworpen voor 110 mV (eentiende Daniell cel) en inclusief 30 thermokoppels met de helften verenigde platina draadlengte 1,2 inches. Bunsenbrander doet sterk denken en koude einde ondergedompeld in water. Het ontwerp sterk herinnerend uitvinding Noe en minder Klemonda. Het belangrijkste verschil ligt in de commerciële productie van producten voor het massabereik van de consument. Generatoren verkocht twee en drie, die op uniforme wijze.
• Steenkool thermisch elektrische generator uitgevonden door Harry Barringer auteursrecht bevestigd door het octrooi US434428 1890.

batterij Gyulhera

Vorig jaar van de uitgevonden in de negentiende eeuw. Historici dateren aan 1898. 50 thermokoppels toegelaten spanning van 1,5 V bij een stroom van 3 A en de inwendige weerstand van 0,5 ohm. Voor deze doeleinden wordt besteed elk uur 5 kubieke voet gas. Volgens de onderzoekers, zou het instrument een goede drie keer met identieke debiet te produceren.

Natuurlijk experiment toonde een gemiddelde levensduur van 200 uur, hoewel één monster bracht 500 eindelijk een kopie, die diende twee jaar gevonden. In 1903, een tijdschrift gepubliceerde informatie over het openbaar onderzoek Gyulhera batterij. Tijdens het branden brander thermokoppel opgewarmd tot de spanning bereikt tot 3,5 V. Schakel vervolgens het apparaat en bekeken worden op de kenmerken na beëindiging van de gastoevoer. Als de spanning daalt tot 1,5 V, de huidige stopte abrupt. conclusie:

- stabiele thermische spanningen die als gevolg van de grote thermische traagheid. Temperatuursveranderingen optreden langzaam voorzichtig neergelaten spanning tijdens het afkoelen.

Echter, een soortgelijke mededeling meer Poggendorff, adviseerde George Omu gebruiken thermokoppel in plaats van de voltaïsche stapel. Gyulhera batterij bleek populair in het begin van de twintigste eeuw. Bijvoorbeeld, Lihaysky University meldt dat een nieuwe metallurgische laboratorium in 1905 kocht drie thermozuil Scott en één - Gyulhera.

Het ontwerp lijkt op een verouderde verwarming radiator vandaag. Deze zijn te vinden in openbare gebouwen, gebouwd en ingericht in de USSR. Deze draagbare apparaat: aan elke zijde is een T-vormige handgreep transport.

draagbare generator

Draagbare thermo-elektrische generator Sudras lijkt qua uiterlijk het oliefilter van de truck. Om de warmte die nodig is om de gasbrander te ontsteken te verkrijgen. Het bleef zeer weinig informatie over het apparaat. In de edities van 1898 vond een gezamenlijke proef informatie producten met de bovengenoemde tekst:

"Professor Kolrauh waargenomen 70 dat het thermo generatorspanning afhankelijk van het aantal paren in serie. Dit wordt bevestigd door experimenten met structuren Klemonda, Noe en Sudras, vervaardigd en verkocht in de afgelopen 20 jaar. Ze bieden 2, 4, 6 en 8 volt heeft, respectievelijk 36, 72, 108 en 144 paar in de samenstelling. Te zien is dat de spanning strikt evenredig is aan het totale aantal. Sudras geconstrueerd bijvoorbeeld bestaat uit 720 leden. Zoals te verwachten, de resulterende spanning was 40 V, de mogelijkheid om verbranding van de ontladingslamp te ondersteunen. "

De nota stelde dat de beginnende elektricien heeft het recht om de foto aan het monster bijvoorbeeld een commercieel succesvolle product ingediend nemen. Thermisch elektrische generator Shudr vervaardigd in grootten 6, voor stromen van 1,3-2,5 A bij een spanning van 3-8,5 V, afhankelijk van de grootte en het aantal elementen.

XX eeuw

In twintigste eeuw de meeste thermo generatoren met het octrooi geleverd en het brandstofgas is geworden. Een kenmerk van de beschouwd in theorie periode probeert de waargenomen verschijnsel te verklaren. De eerste berekende de efficiëntie van thermo-elektrische generatoren Reilly, hoewel het resultaat verkeerd was. In 1909 en 1911 werden pogingen gedaan om een ​​theoretische studie van materialen geven: Altenkirch bleek dat thermo-elektrische materialen dienen een groot Seebeck-coëfficiënt en lage ohmse contactweerstand te hebben verminderen warmteverliezen.

Grappig, maar vandaag de dag gebruikt om krachtige apparaten halfgeleiders buiten Seebeck belangen bleef zich volledig te richten op pure metalen en legeringen te creëren. In deze materialen, volgens de Wiedemann-Franz wet-Lorentz verhouding tot de warmtegeleiding van de elektrische beschouwd constant. Geschikte metalen voor thermokoppels opgenomen metalen, waarbij de maximale Seebeck-coëfficiënt.

Significante ontwikkelingen op het gebied van de synthese vond plaats in de periode van 30 jaar van halfgeleiders met de waarden van Seebeck-coëfficiënt van meer dan 100 mV / K Als gevolg hiervan, na de Tweede Wereldoorlog (1947) verscheen op het toneel generator M. Telkes met een rendement van 5%. Een paar jaar loffe ontwikkelde de theorie van halfgeleider thermokoppels. Helaas, de belangen van de grote mogendheden daar niet mee eens, niet onmiddellijk beseffen dat halfgeleiders vormen een groot potentieel. In 1956 GODU Joffe en collega's bleek dat te grote verhouding van thermische en elektrische geleidbaarheid afneemt smeltende materialen met verschillende verbindingen. Vanwege de grote militaire waarde, zijn vele ontwikkelingen bleef onder wraps, bijvoorbeeld RCA studie.

Moderne generator gesloten tussen een sandwich van keramische platen ingots p en n halfgeleiders. Bij het maken van een gewenste temperatuurverschil apparaat produceert energie. Keramiek wordt beschouwd als waardig elektrische isolator, maar geleidt warmte, blijkt succesvol genoemde structuur. Het vacuüm aan één zijde Verwarmde zon en anderzijds - gekoelde glanzend sterren thermisch elektrische generator mooie shows het temperatuurverschil tussen de oppervlakken. Die van nature zal het vermogen te verhogen. Daarom is het een goede bron van voeding, makkelijk en handig voor elke ruimte objecten.

In de vroege jaren '60 uit de ruimte thermoelectricity langzaam afgedaald naar de aarde. Voorkeur kader van de geneeskunde en begon te oppervlak van de planeet (met inbegrip van mineralen) te bestuderen. De belangrijkste voordelen van de nieuwe technologie begon te verlichten, betrouwbaarheid, geen bewegende delen, rustig en nadelen - een aanzienlijke kosten en lage efficiëntie (eerder 5%). De geschatte berekening van de haalbaarheid van het gebruik van nieuwe materialen:

1. De aanwezigheid van lucht wordt aangenomen dat de koolwaterstof geven.
2. Op bewegende objecten in de eerste plaats bespaart ruimte. In dit geval is de energiedichtheid van de vloeibare brandstof 50 keer hoger lood accu's of batterijen.
3. Wanneer derhalve het rendement van de thermo-elektrische halfgeleiders dan 2% van het gebruik ervan wordt gerechtvaardigd. En olie wordt langzaam verbrand, waardoor het totale gewicht van het object.

In sommige gevallen is het verwarmen van thermo-elektrische generator erin slaagt om radioactieve isotopen te dragen, het openen van nieuwe horizonten. Zo'n bron werd gebruikt op de Voyager (1977) en werkte meer dan 17 jaar. Met de stijgende prijzen van olie (crisis van 1973), de Amerikaanse regering richtte zijn aandacht op nieuwe energiebronnen: het lozen van afvalwater machtige ondernemingen met een enorm potentieel. In deze studies zijn interessante dingen: halfgeleider supergeleiding bij relatief hoge temperaturen (150-170 K) om de eigenschappen van de thermokoppels te verbeteren. Later inspanningen gericht op het brengen van de conditie van de elementbasis germanium en silicium.

vandaag Open thermo-elektrische materialen conventioneel verdeeld in drie groepen van werktemperatuur:

1. Bismut-telluride en legeringen laten zien de beste kwaliteit indicatoren op 450 K.
2. Telluriden en loodlegeringen vertonen verminderde prestaties, maar bij een temperatuur van 1000 - 1300 K.
3. Tenslotte silicium en germanium samenstellingen laag rendement, maar een gevestigde fabricagetechnieken. Werken bij temperaturen 1000 - 1300 K.

Het ontwerp van de twintigste eeuw

Termattaiks

Thermisch elektrische generator Termattaiks 1925 wordt gekenmerkt door complexe uitspraak van de naam en het voorpaneel bevat een voltmeter om het voltage te controleren. Strengheid door het feit dat: de inrichting een oplader voor lood-zuur batterijen van 6,3 V. Wordt bedoeld de mogelijkheid om een ​​thermisch elektrische generator direct als de middelen voor het verwarmen van de kathoden van elektronenbuizen.

Het frontpaneel, levert verbrandingsgassen de uitgangsspanning beïnvloeden. Sommige auteurs suggereren grote schommelingen, maar de tekst is al het uitzicht op de stabiliteit van thermo-elektrische generatoren uitgedrukt. Derhalve moet de mogelijkheid van het gebruik in het kader van de waarneming duidelijk.

Amateur Wireless tijdschrift gesuggereerd dat de thermo-elektrische generator is goed genoeg om de draagbare amateur radiostation in de campagnes en expedities stroom te voorzien. Bij het ontbreken van elektriciteit wordt verkregen in beperkte hoeveelheden, het verbranden van olie, gas, kolen, hout.

gas radio

Hiervoor gegeven beeld van radio-energie van een brandstof die reeds in de jaren '30 van de thermo-elektrische generator uitgevoerd. Een bedrijf De Cardiff Gas Light & Coke vrijgegeven van de relevante advertenties. Het opschrift "thermo-elektrische generator" voor de eerste keer is de moeite waard. Vorige monsters koppig genoemd in de literatuur batterijen, accu's of bleef zonder een titel. Reklamka zegt, als de energie op is, de gasstroom mogelijk maakt overal ter wereld om de laatste radio-uitzending te luisteren. Zulke momenten: Dosis van steenkool, en het nieuws is er altijd.

Deze thermo-elektrische generator een draagbare eenheid ontvangersmacht en verschaft een beeldscherm kathode spanning van 2 V bij een uitgangsstroom van 0,5 A en een spanning van 120 V in schema stroomverbruik 10 mA. De informatieve nota aan de folder staat dat het thermokoppel veel stress geeft, maar om meer draadverbindingen te krijgen, blijft het mogelijk om een ​​bevredigend resultaat te verkrijgen.

De meest succesvolle materialen voor de thermo-elektrische generator wordt beschouwd, volgens de fabrikant, een combinatie van nikkel-nichroom. Seebeck-coëfficiënt voor hen is 40 mV / K, met een bedrijfstemperatuur tot 1000 K. Warming-up van de ontvanger, de spanning bereikt 40 mV. Indien thermokoppels 50 geschakelde 2 vormt, wat genoeg is voor het verwarmen van de kathoden van elektronenbuizen. 120 In 3000 verkreeg de opneming van thermokoppels binnen een enkele keten.

light Iljitsj

Gepresenteerd op de foto kerosine lamp omgeven door schaduw van de thermo-elektrische generator is ontwikkeld onder leiding van Ioffe. Dit product is post-Stalin-tijdperk, gedateerd 1959 jaar, kunt u tegelijkertijd luisteren naar de radio en vertrouwelijke samenvattingen te nemen. Een echte vriend van de ondergrondse werker. Thermisch elektrische generator produceert spanningsamplitude voor het verwarmen van het filament van 1,5 V bij een stroom van 125 mA, de gehele inrichting 90 voert de spanning bij een stroom van 12 mA.

XXI eeuw

Goed nieuws! In 2005, Jason Hopkins bewees dat het rendement van de thermo-elektrische generator in staat is om dichter bij het ideaal te krijgen. We wachten op nieuwe producten op dit gebied.