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DIY热电发电机:工作原理和制作方法

  • 发表时间:2021-11-25 08:37:08
  • 来源:本站
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如今,世界各地的很多人都接受了绿色能源收集。为什么?简单的!它从环境中浪费的或不同的能源中提供电力。有趣的是,该系统无需电池或电网连接即可完成所有这些工作。它的一些能源和热源包括热、太阳能和无线电频率。也就是说,热电能量收集技术是一种能源——属于绿色类别。它利用塞贝克效应将温度梯度改变为电能。那么,您是否热衷于学习如何构建强大且可靠的能源生产转换器?也就是说,在散热的地方发电?然后,如果您考虑制作 DIY 热电发电机,这会有所帮助。

在本文中,我们将向您介绍 TEG、制作方法的详细步骤等。

让我们开始! 

什么是 TEG?


TEG 或 Peltier 发生器是一种固态半导体器件。事实上,它将设备层之间的热差改变为电(或有价值的直流电源)。

此外,重要的是不要将热电冷却器与 TEG 混淆。毕竟,它们都具有相同的组件。事实上,当您向设备施加电压时,热电冷却器会产生电流它最终成为一种热电装置。

因此,热量产生的电会刺激珀尔帖效应。因此,产品将热量从冷侧转移到热侧。但是热电发电机有助于去除或增加热量,尤其是对于固态设备。此外,它还带有两种不同的半导体材料,可用于实现塞贝克效应。

什么是塞贝克效应?当您使 TEG 的两侧产生温差时,它可以帮助 TEG 开始产生电能。当 TEG 配置的内部结构使用一些掺杂的 p 和 n 半导体时,就会发生这种情况。

我们将在本文后面详细讨论它。

热电发电机如何工作?

在我们深入了解热电发电机的工作原理之前,了解它们的结构至关重要。 

TEG的建设

TEG 通常有两种特殊的半导体 P 型和 N 型,每种半导体具有不同的电子功率密度也就是说,您可以从热放置交替的半导体支柱(p 型和 n 型)开始。

支柱应该对齐。也就是说,柱应该是电串联的。有了这个,您可以在每一侧使用导热板来连接两个支柱。

这里的提示是选择陶瓷导电板 - 如果您不想添加另一个绝缘体因此,当您向半导体的“自由端”施加电压时,电流将流过双金属结。

因此,您会注意到热能差异,这不是偶然的例外。此外,带有冷却板的装置部分吸收热量(热排气烟道),然后将其移动到设备的另一侧。 

热电发电机工作原理

热电发电机利用塞贝克效应工作。当半导体经历电荷载流子在内部移动时,就会发生这种效应。但是您拥有的电荷载流子将取决于您使用的半导体类型。

例如,电荷载流子是掺杂的 p 型半导体中的空穴和 n 型中的电子。也就是说,从半导体的热端来看,电荷载流子倾向于扩散。结果,设备的一端将累积所有形式的能量电荷。


因此,积聚将产生与半导体两端的温差成正比的电压电位。 

什么是塞贝克效应

当导电材料由于温度范围差异而在两点之间产生电动势时,就会发生塞贝克效应。因此,您可以将电动势称为热电电动势或塞贝克电动势。

此外,塞贝克系数是指温差与电动势之间的比率。然后,热电偶可帮助您测量两种不同模块设计材料之间的两端(热端和冷端)的电位差。

此外,电位差与温度差(冷端和热端)成正比。但是,这种效应的缺点是它需要极端的温差。

这是系统的难点,因为设备一侧的多余热量会加热另一侧。因此,它可能会损坏 TEG 并产生零电力。

因此,为了保持最佳响应,只有 TEG 的一侧应该是热的,而另一侧应该放松。 

DIY热电发电机


以下是构建 DIY 热电发电机所需的清单:

  • 蜡烛 (10)

  • 托盘 (1)

  • 技术 (8)

  • 绝缘胶带 (1)

  • 焊料丝(1)

  • 铝板 (1)

  • X-act 刀 (1)

  • 乐泰 (1)

  • 电压调节器 (1)

  • 烙铁 (1)

  • 热电膏(1)

脚步

步骤 1- 固定和焊接热电冷却器

首先使用尺子确认 TEC 的尺寸(约 40 x 40 毫米)。然后,使用您的 8 TEC。但是如果你想要更多的电流和电压,你可以使用 10。所以,对于 8 TEC,铝托盘的底部应该是 160 x 80 毫米。

当你在做的时候,确保你的底座是平的。这样,就可以轻松粘合 TEC,从而获得温度梯度。接下来,您可以使用绝缘胶带对将要安装 TEC 的区域进行绝缘。

然后,在空白的一面涂上一些导热膏。在此期间,将 TEC 的字母朝上粘贴。有了这个,你会看到电线形成对(红色和黑色)。除了 TEC 4 号黑线和 8 号红线外,焊接其他电缆。

换句话说,TEC 8 和 4 应该保持松散。然后,您可以通过将 TEC 5(黑线)焊接到 TEC 1(红线)来完成循环。

完成此处的过程后,在焊点上再贴上一些绝缘胶带。这样,焊接问题就不会与其他表面接触。 

第 2 步 - 创建您的展台

在这一步中,您需要考虑铝托盘的高度,即 50 毫米。考虑到这一点,添加大约 5 毫米的 TEC 厚度。那么,TEC和蜡烛火焰之间的距离可以是15mm。

计算如下:

  • 蜡烛 + 火焰 = 30mm

  • 铝托盘高度+TEC厚度=(50+5)=55mm

  • TEC 与火焰之间的间隙 = 15mm

  • 完整的支架高度 = 100mm

考虑到这一点,请确保您的铝板约为 430 x 100 毫米。 

第 3 步 - 为您的稳压器构建支持

您可以通过切割铝条来做到这一点,尺寸可以是 30 x 250 毫米。然后,继续铺边。

因此,边缘应完美贴合铝制托盘侧面。然后,通过粘合三个软木塞来支撑支架。有了这个,您可以将电压调节器直接粘在软木塞上以进行绝缘。 

第 4 步 - 将 TEC 线连接到稳压器

通常情况下,黑线是负极,而红线是欢快的。因此,如果您测量 TEC 8 和 4 之间的电压,则会产生负电压。因此,这意味着由于您最初焊接 TEC 焊盘的方式,极性反转。

因此,您必须将 TEC 焊盘反向连接到电压调节器。

此外,由于 TEC 在温差下工作,因此请使用铝板。当你在它的时候,弯曲边缘。 

这样,您的 TEC 将从蜡烛中获得更多热量。并且您的铝(160 x 120 毫米)应该覆盖在 TEC 板之外。然后,用一些热胶将铝粘在 TEC 上并让它干燥。 

第 5 步 - 测试

根据您的底座可以支持的数量添加尽可能多的蜡烛。然后,点燃蜡烛并固定您的托盘。

然后,加入一些水和冰块——让你的水变凉。更冷的水会转化为更多的能量。有了这个,您会注意到连接到电压调节器的 LED 灯亮了。因此,显示器上的电压将开始增加。

之后,您可以等待大约两分钟让设置稳定下来。之后,按下电压调节器按钮。因此,您的滤波器将只允许 5V 电压通过稳压器。

只要您在本文中遵循以下步骤,就可以构建 DIY 热电发电机。此外,建造这种免费能源设备是朝着正确方向迈出的重要一步——尤其是如果您是绿色倡导者。此外,它还可以帮助您轻松地将温度转换为电能。

那么,您如何看待 TEG?您需要有关设置设备的帮助吗?请随时联系我们我们很乐意提供帮助。