Drita nga energjia e nxehtësisë për nën 5 dollarë: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

Ne jemi dy studentë të dizajnit industrial në Holandë, dhe ky është një eksplorim i shpejtë i teknologjisë si pjesë e nën-kursit Teknologjia për Konceptimin e Dizajnit. Si një projektues industrial, është e dobishme të jeni në gjendje të analizoni metodikisht teknologjitë dhe të fitoni një kuptim më të thellë të tyre për të marrë një vendim të arsyetuar mirë për zbatimin e një teknologjie specifike në koncepte.

Në rastin e këtij udhëzimi, ne jemi të interesuar të shohim sa efikas dhe me kosto të ulët mund të jenë modulet TEG, dhe nëse ato janë një opsion i zbatueshëm për rimbushjen e aksesorëve të jashtëm si bankat e energjisë ose elektrik dore me, për shembull, një zjarr kampi. Ndryshe nga fuqia e baterisë, energjia e nxehtësisë nga zjarri është diçka që mund të bëjmë kudo në shkretëtirë.

Zbatim praktik

Ne ishim duke hetuar përdorimin e TEG -ve për karikimin e baterive dhe fuqizimin e dritave LED. Ne parashikojmë përdorimin e moduleve TEG për të ngarkuar, për shembull, një elektrik dore në zjarrin e kampit, në mënyrë që të jetë i pavarur nga energjia e rrjetit.

Hetimi ynë fokusohet në zgjidhje me kosto të ulët që gjetëm në shitësit me pakicë kinezë në internet. Për momentin është e vështirë të rekomandosh modulet TEG në një aplikim të tillë praktik pasi ato thjesht kanë shumë pak prodhim energjie. Edhe pse ka module shumë efikase TEG në treg sot, çmimi i tyre nuk i bën ato vërtet një opsion për produktet e vogla të konsumit si një elektrik dore.

Hapi 1: Pjesët dhe mjetet

Pjesët

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

-Drita të vërteta

-Burboard

-LED i kuq

-Disa tela

-Llaç ngrohës/ pastë termike

-Shkurtra/lavaman (alumini)

Mjetet

-Termometri i një lloji

-Makine per ngjitjen e metalit

-(dixhitale) Multimetër

-Më e lehtë

-Vise e Vogël (ose objekt tjetër që ju lejon të vendosni dritat e çajit nën të)

Hapi 2: Parimi dhe Hipoteza e Punës

Si punon?

Thënë thjesht, një TEG (gjenerator termoelektrik) konverton nxehtësinë në një dalje elektrike. Njëra anë duhet të nxehet dhe ana tjetër duhet të ftohet (në rastin tonë ana me tekst duhet të ftohet). Dallimi i temperaturës në anët e sipërme dhe të poshtme do të bëjë që elektronet në të dy pllakat të kenë nivele të ndryshme të energjisë (një ndryshim potencial), i cili nga ana tjetër krijon një rrymë elektrike. Ky fenomen përshkruhet nga efekti Seebeck. Do të thotë gjithashtu se kur temperaturat në të dy anët bëhen të barabarta, nuk do të ketë rrymë elektrike.

Siç u përmend gjeneratorët termoelektrikë janë zgjedhur për të eksploruar. Ne po përdorim një lloj SP1848-27145 me një kosto nën tre euro për njësi (përfshirë transportin). Ne jemi të vetëdijshëm se ka zgjidhje më të shtrenjta dhe efikase në treg, por ne ishim të interesuar për potencialin e këtyre TEG -ve ‘të lirë’.

Hipotezë

Faqja e internetit që shiti modulet TEG kishte, siç dukej, pretendime të guximshme për efikasitetin në konvertimin e energjisë elektrike. Ne do të bëjmë një shmangie të vogël më vonë për të eksploruar këto pretendime.

Hapi 3: Përgatitja dhe Asambleja

Hapi 1: Një ngrohës i thjeshtë u bë duke përdorur pjesë të aluminit të mbeturinave të gjetura në punëtori, të cilat u ngjitën në modulin TEG duke përdorur paste termike. Sidoqoftë, metalet e tjera të tilla si bakri, bronzi ose ngatërrimi gjithashtu do të funksionojnë mjaftueshëm për këtë konfigurim.

Hapi 2: Hapi tjetër përfshin bashkimin e plumbit negativ të TEG -it të parë në epërsinë pozitive të TEG -it të dytë, kjo siguron që rryma elektrike të jetë në seri (që do të thotë se dalja e dy TEG -ve do të shtohet). Me konfigurimin tonë, ne ishim në dispozicion vetëm për të gjeneruar rreth 1.1 volt për TEG. Kjo do të thotë se për të arritur 1.8 volt të nevojshme për të ndezur një LED të kuq, u shtua një TEG i dytë.

Hapi 3: Lidhni telin e kuq (pozitiv) të TEG -it të parë dhe telin e zi (negativ) të TEG -it të dytë me pjatën e bukës në vendet përkatëse.

Hapi 4: Vendosni një LED të kuq në dërrasën e bukës (mbani mend: këmba më e gjatë është ana pozitive).

Hapi 5: Hapi i fundit është i thjeshtë*, ndizni qirinjtë dhe vendosni modulet TEG në majë të flakës. Ju dëshironi të përdorni diçka të fortë për të vënë TEG -ët në krye. Kjo i mban ata jashtë kontaktit të drejtpërdrejtë me flakën, në këtë rast u përdor një veze.

Meqenëse ky është një test i thjeshtë, ne nuk kemi shpenzuar shumë kohë për të bërë rrethime ose ftohje të përshtatshme. Për të siguruar rezultate të qëndrueshme, ne jemi siguruar që TEG të jetë vendosur në distancë të barabartë nga drita e çajit për testim.

*Kur përpiqeni të përsërisni eksperimentin, këshillohet që të vendosni TEG -të me ngrohës në frigorifer ose frigorifer në mënyrë që të ftohen. Sigurohuni që t'i hiqni nga paneli para se ta bëni këtë.

Hapi 4: Konfigurimi

Testimi fillestar

Testi ynë fillestar ishte i shpejtë dhe i ndyrë. Ne vendosëm modulin TEG mbi një llambë çaji dhe ftohëm 'fundin e ftohtë' të TEG duke përdorur rrethimin prej alumini të një llambë çaji dhe një kub akulli. Termometri ynë (majtas) u vendos në një pirg të vogël (lart djathtas) në mënyrë që të matet temperatura e majës së TEG.

Përsëritjet për provën përfundimtare

Për testin tonë përfundimtar, ne bëmë disa ndryshime në konfigurim për të siguruar një rezultat më të besueshëm. Së pari ne ndryshuam ujin e ftohtë të akullit për një ftohje pasive duke përdorur një bllok më të madh alumini, kjo reflekton zbatimin e mundshëm më nga afër. Gjithashtu u shtua një TEG i dytë për të arritur rezultatin e dëshiruar, i cili ishte ndezja e LED të kuq.

Hapi 5: Rezultatet

Përdorimi i konfigurimit të përshkruar do të ndezë një LED të kuq!

Sa i fuqishëm është një TEG?

Prodhuesi pretendon se TEG mund të prodhojë një tension të qarkut të hapur deri në 4.8V në një rrymë prej 669mA kur i nënshtrohet një ndryshimi të temperaturës 100 gradë. Duke përdorur formulën e fuqisë P = I * V, llogaritet se kjo do të ishte afërsisht 3.2 vat.

Ne u nisëm për të parë se sa afër mund t'i afroheshim këtyre pretendimeve. Duke matur rreth 250 gradë celsius në fund të TEG dhe afër 100 gradë në skajin e sipërm, eksperimenti tregon mjaft ndryshim në krahasim me pretendimet e prodhuesit. Tensioni ngec rreth 0.9 volt dhe 150 mA, i cili është i barabartë me 0.135 vat.

Hapi 6: Diskutim

Eksperimenti ynë na jep një përshtypje të mirë të potencialit të këtyre TEG -ve, pasi me të drejtë mund të themi se prodhimi i tyre është i përshtatshëm për pak argëtim dhe eksperimente, por që fizika e përfshirë për të ftohur siç duhet këto sisteme dhe për të gjeneruar një burim të qëndrueshëm energjie është larg nga e realizueshme për një zbatim në botën reale, kur krahasohet me zgjidhjet e tjera të mundshme jashtë rrjetit si energjia diellore.

Patjetër që ka një vend për TEG, dhe ideja e përdorimit të një zjarri për të ndezur një elektrik dore duket e arritshme; ne jemi shumë të kufizuar për shkak të ligjeve të termodinamikës. Për shkak se duhet të arrihet një ndryshim i temperaturës, njëra anë e TEG ka nevojë për ftohje (aktive) dhe tjetra ka nevojë për një burim konstant të nxehtësisë. Kjo e fundit nuk është një çështje në rastin e një zjarri në kamp, megjithatë ftohja duhet të jetë aq efikase sa që do të nevojitet një zgjidhje aktive e ftohjes dhe kjo është e vështirë të arrihet. Kur merret parasysh vëllimi i nevojshëm për t'i bërë këto zgjidhje të funksionojnë, në krahasim me teknologjinë ekzistuese të baterive, është shumë më logjike të zgjidhni një bateri për të ndezur dritat.

Përmirësimet

Për eksperimentet e ardhshme, do të këshillohej që të blini ngrohje të përshtatshme (për shembull, nga një kompjuter i prishur) dhe t'i aplikoni ato në anën e nxehtë dhe të ftohtë të TEG. Kjo lejon që nxehtësia të shpërndahet më saktë dhe do të bëjë që nxehtësia e mbeturinave në anën e ftohtë të shpërndahet më lehtë sesa një bllok i ngurtë alumini

Aplikimet e ardhshme të kësaj teknologjie Për momentin TEG gjenden kryesisht në produktet teknike (miqësore me mjedisin) si një mjet për të shfrytëzuar nxehtësinë e humbur për energji. Në të ardhmen kjo teknologji ka potencial për shumë më tepër. Një drejtim interesant për hartimin e produkteve të ndriçimit është ai i pajisjeve të veshshme. Shfrytëzimi i nxehtësisë së trupit mund të çojë në drita pa bateri që mund të montohen lehtësisht në veshje ose në trup. Kjo teknologji gjithashtu mund të aplikohet në sensorë të vetë -fuqizimit për të lejuar produktet e monitorimit të fitnesit në pako më të gjithanshme se kurrë më parë. (Termoelektrike Evidente, 2016).

Hapi 7: Përfundimi

Si përfundim, sado premtuese të duket teknologjia, sistemi kërkon një ftohje aktive dhe një burim të vazhdueshëm të nxehtësisë për të siguruar një rrjedhë të barabartë të ngarkesës elektrike (në rastin tonë, dritë të qëndrueshme). Ndërsa konfigurimi ynë lejoi ftohjen e shpejtë të ngrohësve të ngrohjes duke përdorur një frigorifer, ky eksperiment do të kishte qenë mjaft i vështirë për t'u riprodhuar pa asnjë energji të jashtme; drita do të kishte vdekur derisa anët pozitive dhe negative të arrinin të njëjtën temperaturë. Ndërsa teknologjia nuk është shumë e zbatueshme për momentin, është interesante të shihet se ku do të shkojë duke marrë parasysh rrjedhën e vazhdueshme të teknologjive dhe materialeve të reja dhe inovative.