Дулааны энергийн гэрэл 5 доллараас доош үнэтэй: 7 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Бид бол Нидерландын үйлдвэрлэлийн дизайны хоёр оюутан бөгөөд энэ нь технологийн үзэл баримтлалын дизайны дэд хичээлийн нэг хэсэг болох технологийн хурдан хайгуул юм. Аж үйлдвэрийн дизайнерын хувьд тодорхой технологийг үзэл баримтлалд хэрэгжүүлэх талаар үндэслэлтэй шийдвэр гаргахын тулд технологийг арга зүйн хувьд дүн шинжилгээ хийж, илүү гүнзгий ойлголттой болох нь ашигтай байдаг.

Энэхүү зааварчилгааны хувьд бид TEG модулийг хэр үр ашигтай, хямд зардалтай болохыг, мөн цахилгаан банк, гар чийдэн гэх мэт гадаа дагалдах хэрэгслийг, жишээ нь, галын дөлөөр цэнэглэх боломжтой эсэхийг харах сонирхолтой байна. Батерейны хүчнээс ялгаатай нь галын дулааны энерги бол цөлд хаана ч хамаагүй хийж чадах зүйл юм.

Практик хэрэглээ

Бид TEG -ийг батерейг цэнэглэх, LED гэрлийг асаахад ашиглах талаар судалж байсан. Бид TEG модулиудыг жишээлбэл, түймэр дээр гар чийдэнгээ цэнэглэхийн тулд сүлжээний энергиэс хамааралгүй ашиглахаар төлөвлөж байна.

Бидний мөрдөн байцаалт нь хятадын онлайн борлуулагчдаас олж авсан хямд өртөгтэй шийдлүүд дээр төвлөрдөг. Одоогийн байдлаар TEG модулиудыг маш практик хэрэглээнд ашиглахад хэцүү байдаг, учир нь тэдгээр нь хэт бага цахилгаан гаралттай байдаг. Хэдийгээр өнөөдөр зах зээл дээр өндөр үр ашигтай TEG модулиуд байгаа ч үнэ нь тэднийг гар чийдэн гэх мэт жижиг хэрэглээний бүтээгдэхүүний сонголт болгож чадахгүй байна.

Алхам 1: Эд анги, багаж хэрэгсэл

Эд анги

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

-Утга зохиол

-Талхны самбар

-Улаан LED

-Зарим утаснууд

-Дулаан шингээгч гипс/ дулааны зуурмаг

-Хаягдал металл/дулаан шингээгч (хөнгөн цагаан)

Багаж хэрэгсэл

-Ямар нэг төрлийн термометр

-Гагнуурын төмөр

-(дижитал) мултиметр

-Хөнгөн

-Жижиг тонгорог (эсвэл доор нь цайны гэрэл тавих боломжийг олгодог өөр объект)

Алхам 2: Ажлын зарчим ба таамаглал

Энэ яаж ажилдаг вэ?

Энгийнээр хэлэхэд TEG (дулааны цахилгаан үүсгүүр) нь дулааныг цахилгаан гаралт болгон хувиргадаг. Нэг талыг нь халааж, нөгөө талыг нь хөргөх ёстой (манай тохиолдолд бичээстэй талыг нь хөргөх ёстой). Дээд ба доод талын температурын зөрүү нь хоёр хавтан дээрх электронууд өөр өөр түвшний энергитэй болоход хүргэдэг (боломжит ялгаа) бөгөөд энэ нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Энэ үзэгдлийг Зебекийн эффектээр дүрсэлсэн болно. Энэ нь хоёр талын температур тэнцүү байх үед цахилгаан гүйдэл байхгүй болно гэсэн үг юм.

Дээр дурдсанчлан дулааны цахилгаан үүсгүүрийг судлахаар сонгосон. Бид нэг ширхэг гурван еврогоос бага үнэтэй SP1848-27145 төрлийг ашиглаж байна (тээвэрлэлтийг оруулаад). Зах зээл дээр илүү үнэтэй, үр ашигтай шийдлүүд байдаг гэдгийг бид мэддэг боловч эдгээр "хямд" TEG -ийн боломжийн талаар бид сонирхож байсан.

Таамаглал

TEG модулийг борлуулсан вэбсайт нь цахилгаан энергийг хөрвүүлэх үр ашгийн талаар зоригтой мэдэгдэл хийжээ. Эдгээр нэхэмжлэлийг судалж үзээд бид бага зэрэг тойрч гарах болно.

Алхам 3: Бэлтгэл ба угсралт

Алхам 1: Цехээс олж авсан хөнгөн цагаан эд ангиудыг ашиглан энгийн халаагуур хийсэн бөгөөд тэдгээрийг дулааны оо ашиглан TEG модульд хавсаргасан болно. Гэсэн хэдий ч зэс, гууль, эмх замбараагүй байдал зэрэг бусад металлууд энэ тохиргоонд хангалттай ажиллах болно.

Алхам 2: Дараагийн алхам бол эхний TEG -ийн сөрөг тугалгыг хоёр дахь TEG -ийн эерэг тугалга руу гагнах явдал бөгөөд энэ нь цахилгаан гүйдэл нь дараалсан байх болно (энэ нь хоёр TEG -ийн гаралтыг нэмэх болно гэсэн үг юм). Бидний тохиргоог хийснээр бид TEG тутамд ойролцоогоор 1.1 вольт үйлдвэрлэх боломжтой байсан. Энэ нь улаан LED асаахад шаардлагатай 1.8 вольт хүрэхийн тулд хоёр дахь TEG -ийг нэмсэн гэсэн үг юм.

Алхам 3: Эхний ТЕГ -ын улаан (эерэг) утас, хоёрдахь ТЕГ -ын хар (сөрөг) утсыг талбайн самбар дээр тус тусад нь холбоно уу.

Алхам 4: Талхны тавцан дээр улаан LED байрлуул (урт хөл нь эерэг тал гэдгийг санаарай).

Алхам 5: Сүүлийн алхам нь энгийн*, лаа асаагаад галын орой дээр TEG модулийг тавь. Та TEG -ийг дээрээс нь тавихын тулд бат бөх зүйлийг ашиглахыг хүсч байна. Энэ нь тэднийг дөлтэй шууд харьцахаас хамгаалдаг бөгөөд энэ тохиолдолд тиск ашигласан болно.

Энэ бол энгийн туршилт учраас бид зохих хашлага, хөргөлт хийхэд тийм их цаг зарцуулаагүй. Үр дүнтэй үр дүнд хүрэхийн тулд бид TEG -ийг туршилтын зориулалтаар цайны өрөөнөөс ижил зайд байрлуулсан эсэхийг шалгасан.

*Туршилтыг давтах гэж оролдохдоо хөргөгч эсвэл хөргөгчинд хөргөгч, хөлдөөгчинд байрлуулахыг зөвлөж байна. Үүнийг хийхээсээ өмнө тэдгээрийг талхны самбараас зайлуулахаа мартуузай.

Алхам 4: Тохируулах

Анхны туршилт

Бидний анхны шалгалт хурдан бөгөөд бохир байсан. Бид TEG модулийг цайны гэрлийн дэргэд байрлуулж, цайны гэрэл, мөсөн шоо ашиглан хөнгөн цагаан бүрхүүл ашиглан TEG -ийн "хүйтэн үзүүр" -ийг хөргөв. Манай термометрийг (зүүн талд) TEG -ийн дээд хэсгийн температурыг хэмжихийн тулд жижиг хавчаарт (баруун дээд талд) байрлуулсан.

Эцсийн шалгалтын давталт

Эцсийн туршилтаа хийхийн тулд бид илүү найдвартай үр дүнд хүрэхийн тулд тохиргоонд хэд хэдэн өөрчлөлт оруулсан. Нэгдүгээрт, бид мөсөн хүйтэн усыг идэвхгүй хөргөлтийн зориулалтаар өөрчилж, хөнгөн цагааны том блокыг ашигласнаар энэ нь хэрэгжилтийг илүү нарийвчлан тусгасан болно. Мөн хүссэн үр дүнд хүрэхийн тулд хоёр дахь TEG -ийг нэмсэн бөгөөд энэ нь улаан LED асаах явдал байв.

Алхам 5: Үр дүн

Тодорхойлсон тохиргоог ашигласнаар улаан LED асах болно!

Нэг TEG хэр хүчтэй вэ?

Үйлдвэрлэгч нь TEG нь 100 градусын температурын зөрүүтэй үед 669mA гүйдэлтэй 4.8V хүртэлх нээлттэй хэлхээний хүчдэлийг үйлдвэрлэх боломжтой гэж мэдэгджээ. P = I * V хүчний томъёог ашиглан ойролцоогоор 3.2 ватт байх болно.

Бид эдгээр нэхэмжлэлд хэр ойртож чадахаа олж харахаар явлаа. TEG -ийн ёроолд Цельсийн 250 градус, дээд үзүүрт 100 градус орчим хэмжсэн туршилт нь үйлдвэрлэгчийн мэдэгдсэнээс эрс ялгаатай болохыг харуулж байна. Хүчдэл 0.9 вольт ба 150 мА орчим зогсонги байдалд ордог бөгөөд энэ нь 0.135 ватттай тэнцдэг.

Алхам 6: Хэлэлцүүлэг

Бидний туршилт нь эдгээр TEG -ийн боломжийн талаар сайн сэтгэгдэл төрүүлдэг, учир нь тэдний гаралт нь жаахан хөгжилтэй, туршилт хийхэд тохиромжтой гэж хэлж болно, гэхдээ эдгээр системийг зохих ёсоор хөргөж, эрчим хүчний тогтвортой эх үүсвэрийг бий болгох физик нь Нарны эрчим хүч гэх мэт сүлжээнээс гадуурх бусад шийдлүүдтэй харьцуулахад бодит амьдрал дээр хэрэгжүүлэх боломжгүй юм.

TEG -ийн газар байх нь гарцаагүй бөгөөд гар чийдэнгээ асаахын тулд түүдэг гал ашиглах санаа нь биелэх боломжтой мэт санагдаж байна. Бид термодинамикийн хуулиудын улмаас маш хязгаарлагдмал байдаг. Температурын зөрүүг бий болгох шаардлагатай байдаг тул TEG -ийн нэг талд (идэвхтэй) хөргөх, нөгөө талд нь тогтмол дулааны эх үүсвэр хэрэгтэй. Сүүлийнх нь хээрийн түймэр гарсан тохиолдолд асуудал биш боловч хөргөлтийг маш үр ашигтай хийх шаардлагатай бөгөөд ингэснээр идэвхтэй хөргөлтийн шийдэл шаардагдах бөгөөд үүнийг хийхэд хэцүү болно. Эдгээр шийдлүүдийг ажиллуулахад шаардагдах эзлэхүүнийг авч үзэхэд одоо байгаа батерейны технологитой харьцуулахад гэрэл асаах батерейг сонгох нь илүү логик юм.

Сайжруулалт

Ирээдүйд хийх туршилтуудын хувьд зохих халаагчийг (жишээлбэл, эвдэрсэн компьютерээс) олж аваад TEG -ийн халуун, хүйтэн аль алинд нь хэрэглэхийг зөвлөж байна. Энэ нь дулааныг илүү зохистой хуваарилах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь хүйтэн тал дахь хаягдал дулааныг хатуу хөнгөн цагааны блокоос илүү амархан гадагшлуулах болно.

Энэхүү технологийн ирээдүйн хэрэглээ Одоогийн байдлаар TEG -ийг үндсэндээ (байгаль орчинд ээлтэй) техникийн бүтээгдэхүүнээс гаргаж авч, хаягдал дулааныг эрчим хүч болгон ашиглах хэрэгсэл болгон ашиглаж байна. Ирээдүйд энэ технологи нь илүү ихийг хийх боломжтой юм. Гэрэлтүүлгийн бүтээгдэхүүний дизайны нэг сонирхолтой чиглэл бол өмсдөг хувцас юм. Биеийн дулааныг ашиглах нь батерейгүй гэрэл асаахад хүргэдэг бөгөөд үүнийг хувцас эсвэл биед хялбархан суулгадаг. Энэхүү технологийг фитнессийн хяналттай бүтээгдэхүүнийг урьд өмнө байгаагүй илүү олон талт багцад оруулахын тулд өөрөө хүчирхэг мэдрэгчүүдэд ашиглаж болно. (Evident Thermoelectrics, 2016).

Алхам 7: Дүгнэлт

Дүгнэж хэлэхэд, технологи нь ирээдүйтэй мэт санагдаж байгаа боловч систем нь цахилгаан цэнэгийн жигд урсгалыг хангахын тулд идэвхтэй хөргөлт, байнгын дулааны эх үүсвэр шаарддаг (бидний хувьд тогтвортой гэрэл). Бидний тохиргоо нь хөргөгч ашиглан халаагуурыг хурдан хөргөх боломжийг олгодог байсан бол энэ туршилтыг гадны цахилгаан гүйдэлгүйгээр хуулбарлахад нэлээд хэцүү байх байсан; Эерэг ба сөрөг талууд ижил температурт хүрэх үед гэрэл үхэх байсан. Технологи нь одоогоор тийм ч тохиромжтой биш боловч шинэ, шинэлэг технологи, материалын байнгын урсгалыг харгалзан хаашаа явах нь сонирхолтой юм.