Banayad Mula sa Heat Energy para sa ilalim ng $ 5: 7 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Kami ay dalawang mag-aaral sa disenyo ng pang-industriya sa Netherlands, at ito ay isang mabilis na paggalugad ng teknolohiya bilang bahagi ng sub-kurso ng Teknolohiya para sa Disenyo ng Konsepto. Bilang isang pang-industriya na tagadisenyo, kapaki-pakinabang upang magawang pag-aralan nang mabuti ang mga teknolohiya at makakuha ng mas malalim na pag-unawa sa mga ito upang makagawa ng isang mahusay na napatunayan na desisyon para sa pagpapatupad ng isang tukoy na teknolohiya sa mga konsepto.

Sa kaso ng pagtuturo na ito, interesado kaming makita kung gaano kahusay at murang mga module ng TEG, at kung sila ay isang praktikal na pagpipilian para sa muling pagsingil ng mga panlabas na accessories tulad ng mga power bank o flashlight na may, halimbawa, isang campfire. Taliwas sa lakas ng baterya, ang enerhiya ng init sa pamamagitan ng apoy ay isang bagay na maaari nating gawin saanman sa ilang.

Praktikal na aplikasyon

Sinisiyasat namin ang paggamit ng TEGs para sa pagsingil ng mga baterya at pag-power ng mga LED light. Naiisip namin ang paggamit ng mga module ng TEG upang, halimbawa, singilin ang isang flashlight sa campfire upang maaari itong maging independiyente mula sa grid energy.

Nakatuon ang aming pagsisiyasat sa mga murang solusyon na nakita namin sa mga online retailer ng Tsino. Sa sandaling ito ay mahirap na magrekomenda ng mga module ng TEG sa isang praktikal na aplikasyon dahil mayroon silang masyadong maliit na output ng kuryente. Bagaman mayroong lubos na mahusay na mga module ng TEG sa merkado ngayon, ang kanilang presyo ay hindi talaga ginagawa silang isang pagpipilian para sa maliliit na produkto ng consumer tulad ng isang flashlight.

Hakbang 1: Mga Bahagi at Mga Tool

Mga Bahagi

-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 = search & cur_warehouse = CN

-Tealight

-Breadboard

-Red LED

-May ilang mga wire

-Heatsink plaster / thermal paste

-Scrap metal / heat sink (aluminyo)

Mga kasangkapan

-Thermometer ng ilang uri

-Panghinang

-(digital multimeter

-Magaan

-Small Vise (o iba pang mga bagay na nagbibigay-daan sa iyo upang ilagay ang ilaw ng mga ilaw ng ilaw sa ilalim nito)

Hakbang 2: Prinsipyo sa Paggawa at Hypothesis

Paano ito gumagana?

Sa simpleng pahayag, isang TEG (generator ng thermoelectric) ang nagpapalit ng init sa isang de-koryenteng output. Ang isang gilid ay dapat na pinainit at ang iba pang mga gilid ay dapat na cooled (sa aming kaso ang gilid na may teksto ay dapat na cooled). Ang pagkakaiba-iba ng temperatura sa tuktok at ilalim na mga gilid ay magdudulot sa mga electron sa parehong mga plato na magkaroon ng magkakaibang antas ng enerhiya (isang potensyal na pagkakaiba), na kung saan ay lumilikha ng isang kasalukuyang kuryente. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay inilarawan ng Seebeck effect. Nangangahulugan din ito na kapag ang temperatura sa magkabilang panig ay naging pantay, walang magiging kasalukuyang kuryente.

Tulad ng nabanggit na mga thermoelectric generator ay napili upang galugarin. Gumagamit kami ng isang uri ng SP1848-27145 na may gastos na mas mababa sa tatlong euro bawat yunit (kasama ang pagpapadala). Alam namin na mayroong mas mahal at mahusay na mga solusyon sa merkado, ngunit interesado kami sa potensyal ng mga 'murang' TEG na ito.

Hipotesis

Ang website na nagbenta ng mga module ng TEG ay mayroon, kung ano ang pakiramdam, naka-bold na paghahabol para sa kahusayan para sa pag-convert ng enerhiya sa elektrisidad. Susubukan namin ang isang maliit na detour sa paglaon sa paggalugad ng mga claim na ito.

Hakbang 3: Paghahanda at pagpupulong

Hakbang 1: Ang isang simpleng heatsink ay ginawa sa pamamagitan ng paggamit ng mga bahagi ng scrap aluminyo na matatagpuan sa pagawaan, ang mga ito ay nakakabit sa module ng TEG sa pamamagitan ng paggamit ng thermal paste. Gayunpaman, ang iba pang mga metal tulad ng tanso, tanso, o panggulo ay gagana ring sapat para sa pag-setup na ito.

Hakbang 2: Ang susunod na hakbang ay nagsasangkot ng paghihinang ng negatibong tingga ng unang TEG sa positibong tingga ng pangalawang TEG, tinitiyak nito na ang kasalukuyang kuryente ay magkakasunod (nangangahulugang ang output ng dalawang TEG ay maidaragdag). Sa aming pag-set up, magagamit lamang kami upang makabuo ng tungkol sa 1.1 volt bawat TEG. Nangangahulugan ito na upang maabot ang 1.8 volts na kinakailangan upang magaan ang isang pulang LED, idinagdag ang isang pangalawang TEG.

Hakbang 3: Ikonekta ang pula (positibo) na kawad ng unang TEG at ang itim (negatibong) kawad ng pangalawang TEG sa breadboard sa kani-kanilang mga lugar.

Hakbang 4: Maglagay ng isang pulang LED sa breadboard (tandaan: ang mas mahabang binti ay ang positibong panig).

Hakbang 5: Ang huling hakbang ay simple *, sindihan ang mga kandila at ilagay ang mga module ng TEG sa tuktok ng apoy. Nais mong gumamit ng isang bagay na matibay upang ilagay sa itaas ang TEGs. Pinipigilan sila nito na hindi direktang makipag-ugnay sa apoy, sa kasong ito ginamit ang isang paningin.

Dahil ito ay isang simpleng pagsubok, hindi kami gumugol ng maraming oras upang makagawa ng wastong mga enclosure o paglamig. Upang matiyak ang pare-pareho ang mga resulta, nasiguro namin na ang TEG ay nakaposisyon na pantay na distansya mula sa ilaw ng ilaw ng gabi para sa pagsubok.

* Kapag sinusubukang ulitin ang eksperimento, pinapayuhan na ilagay ang mga TEG na may heatsink sa isang palamigan o freezer upang palamig sila. Tiyaking alisin ang mga ito mula sa breadboard bago gawin ito.

Hakbang 4: Pag-setup

Paunang pagsubok

Ang aming paunang pagsubok ay mabilis at marumi. Inilagay namin ang module na TEG sa isang ilaw ng tsaa at pinalamig ang 'malamig na dulo' ng TEG gamit ang enclosure ng aluminyo ng isang ilaw ng tsaa at isang ice cube. Ang aming thermometer (kaliwa) ay inilagay sa isang maliit na clamp (kanang itaas) upang masukat ang temperatura ng tuktok ng TEG.

Iterations para sa huling pagsubok

Para sa aming pangwakas na pagsubok, gumawa kami ng maraming pagbabago sa pag-setup upang matiyak ang isang mas maaasahang resulta. Una naming binago ang yelo na malamig na tubig para sa isang passive na paglamig sa pamamagitan ng paggamit ng isang mas malaking bloke ng aluminyo, ito ay sumasalamin ng potensyal na pagpapatupad nang mas malapit. Gayundin ang isang pangalawang TEG ay idinagdag upang makamit ang ninanais na resulta, na kung saan ay ang ilaw ng pulang LED.

Hakbang 5: Mga Resulta

Ang paggamit ng inilarawang pag-setup ay magpapasindi ng isang pulang LED!

Gaano kabisa ang isang TEG?

Sinasabi ng tagagawa na ang TEG ay maaaring gumawa ng isang bukas na boltahe ng circuit na hanggang sa 4.8V sa isang kasalukuyang 669mA kapag sumailalim sa isang pagkakaiba sa temperatura ng 100 degree. Gamit ang power formula P = I * V, kinakalkula na ito ay halos 3.2 watt.

Kami ay nagtakda upang makita kung gaano kami kalapit sa mga paghahabol na ito. Pagsukat sa paligid ng 250 degree celsius sa ilalim ng TEG at malapit sa 100 degree sa tuktok na dulo, ang eksperimento ay nagpapakita ng pagkakaiba-iba kumpara sa mga inaangkin ng gumawa. Ang boltahe ay nag-stagnate sa paligid ng 0.9 volt at 150 mA, na katumbas ng 0.135 watt.

Hakbang 6: Pagtalakay

Ang aming eksperimento ay nagbibigay sa amin ng isang mahusay na impression ng mga potensyal ng mga TEGs, tulad ng maaari naming sabihin nang maayos na ang kanilang output ay disente para sa kaunting kasiyahan at eksperimento, ngunit na ang physics na kasangkot upang maayos na palamig ang mga system na ito at makabuo ng isang matatag na mapagkukunan ng enerhiya ay malayo sa magagawa para sa isang real-world na pagpapatupad, kung ihahambing sa iba pang mga posibleng solusyon sa off-grid tulad ng solar power.

Tiyak na may isang lugar para sa mga TEG, at ang ideya ng paggamit ng isang apoy sa kampo upang bigyan ng lakas ang isang flashlight ay tila makakamit; kami ay malubhang nalimitahan dahil sa mga batas ng thermodynamics. Dahil ang isang pagkakaiba sa temperatura ay kailangang makamit, ang isang bahagi ng TEG ay nangangailangan (aktibo) paglamig at ang iba pa ay nangangailangan ng isang pare-pareho na mapagkukunan ng init. Ang huli ay hindi isang isyu sa kaso ng isang apoy sa kampo, subalit ang paglamig ay kailangang maging napakahusay na kinakailangan ng isang aktibong solusyon sa paglamig at mahirap itong makamit. Kapag isinasaalang-alang ang dami na kinakailangan upang gawin ang mga solusyon na ito, kumpara sa umiiral na teknolohiya ng baterya, mas lohikal na pumili ng isang baterya sa mga ilaw ng kuryente.

Mga pagpapabuti

Para sa mga eksperimento sa hinaharap, payuhan na kumuha ng wastong mga heatsink (mula sa isang sirang computer halimbawa) at ilapat ang mga ito sa parehong mainit at cool na bahagi ng TEG. Pinapayagan nitong mas maayos na maipamahagi ang init at gagawing mas madali ang pag-aaksaya ng basura sa cool na bahagi kaysa sa isang solidong bloke ng aluminyo

Mga aplikasyon sa hinaharap ng teknolohiyang ito Sa hinaharap ang teknolohiyang ito ay may potensyal para sa higit pa. Ang isang kagiliw-giliw na direksyon para sa disenyo ng mga produktong ilaw ay ang mga naisusuot. Ang paggamit ng init ng katawan ay maaaring humantong sa mga ilaw na walang baterya na madaling mai-mount sa damit o sa katawan. Ang teknolohiyang ito ay maaari ring mailapat sa mga self-power sensor na nagpapahintulot sa mga produkto ng pagsubaybay sa fitness sa mas maraming nalalaman na mga pakete kaysa dati. (Katibayan Thermoelectrics, 2016).

Hakbang 7: Konklusyon

Sa konklusyon, bilang promising tulad ng teknolohiya ay tila, ang sistema ay nangangailangan ng isang aktibong paglamig at isang pare-pareho ang mapagkukunan ng init upang masiguro ang isang pantay na daloy ng elektrikal na singil (sa aming kaso, matagal na ilaw). Habang pinapayagan ang aming pag-set up para sa mabilis na paglamig ng mga heatsink gamit ang isang palamigan, ang eksperimentong ito ay medyo mahirap gawin muli nang walang anumang panlabas na elektrisidad; ang ilaw ay patay na sa oras na ang positibo at negatibong panig ay maabot ang parehong temperatura. Habang ang teknolohiya ay hindi masyadong naaangkop sa kasalukuyan, kagiliw-giliw na makita kung saan ito pupunta isinasaalang-alang ang patuloy na stream ng mga bago at makabagong teknolohiya at materyales.