熱電発電機（TEG）回路の作成

熱電発電機（TEG）は、「自由エネルギーデバイス」の一種であり、 温度を電気に変換する 。この投稿では、この概念について少し学び、それを使用して熱と冷気から電気を生成する方法を見つけます。

TEGとは

私の以前の記事の1つで、私はすでに同様の概念を説明しました ペルチェデバイスを使用して小型冷蔵庫を作る方法

ペルチェデバイスも基本的に、温度差から発電するために設計されたTEGです。熱電デバイスは、 熱電対 、唯一の違いは、2つの対応物の構成にあります。

TEGでは、2つの異なる半導体材料（p-n）が効果に使用されますが、熱電対は、同じために2つの異なる金属で機能しますが、熱電対は、小さいTEGバージョンと比較して大幅に大きな温度差を必要とする場合があります。

「ゼーベック」効果としても一般に知られているこの効果により、TEGデバイスは、両面の温度差にさらされたときに発電を初期化できます。これは、プロセスに2つのドープされたpおよびn半導体を利用するデバイスの特別に構成された内部構造が原因で発生します。

ゼーベック効果

Seebeckの原理によれば、2つの半導体材料が2つの極端な温度レベルにさらされると、p-n接合を横切る電子の動きが始まり、材料の外側の端子間に電位差が生じます。

コンセプトは素晴らしいように見えますが、すべての良いものには固有の欠点があり、この効果においても、それらは比較的非効率的なものです。

片側を加熱すると反対側も加熱され、最終的に電気がゼロになり、TEGデバイスが損傷するため、両側の温度差を極端に変える必要があることは、システムの最も難しい部分になります。

最適な応答を確保し、電子の流れを開始するには、TEG内の一方の半導体材料を高温にすると同時に、反対側から適切に冷却することにより、もう一方の半導体をこの熱から遠ざける必要があります。この重要性により、概念は少し不器用で非効率になります。

それにもかかわらず、TEGの概念は排他的であり、これまでの他のシステムを使用して実現することはできません。この概念のこの独自性により、非常に興味深く、実験する価値があります。

整流ダイオードを使用したTEG回路

通常のダイオードを使ってTEG回路を設計してみましたが、うまくいくかどうかはわかりませんが、この設定で良い結果が得られることを期待しており、改善の余地があります。

図を参照すると、ヒーシンクでクランプされた単純なダイオードアセンブリを見ることができます。ダイオードは6A4タイプのダイオードですが、より大きな表面積とより良い導通率を得るために、これらのより大きなダイオードを選択しました。

ダイオード6A4

上に示した単純な熱電発電機回路は、示された熱伝導プレート全体に必要な程度の熱差を適切に適用することにより、廃熱から発電するために使用できる可能性があります。

右側の図は、出力での電位差のより高い効率とそれに比例したより高い蓄積を達成するために、直列並列接続で接続された多くのダイオードを示しています。

TEGの作成にダイオードを使用する理由

ダイオードは基本的な半導体ユニットであるため、このアプリケーションではダイオードが機能すると思います。 2つの終端リード内に埋め込まれたドープされたp-n材料 。

これはまた、両端が特に多様な材料で構成されており、両端とは別に温度を簡単に適用できることを意味します。

このようなモジュールの多くは、より高い変換率を達成するために直列並列の組み合わせで構築および接続でき、このアプリケーションは太陽熱を使用して実装することもできます。冷却が必要な側は、空冷または強化された方法で実現できます。 蒸発空冷 効率を上げるために大気から。