محطة كهرباء من كوب ماء مغلي

كما تعلمون ، يمكن إنتاج الكهرباء باستخدام مولدات كهربائية ديناميكية (بخار ، ورياح أو ماء) ، وخلايا شمسية ، وكذلك تحويل فرق درجة الحرارة بين موصلات مختلفة وأشباه موصلات ، تعمل على تأثير سيبيك. في كثير من الأحيان ، يمكن للمرء أن يسمع عن تأثير بلتيير - فصل درجات الحرارة على الموصلات الملحومة وأشباه الموصلات غير المتشابهة ، وهو التأثير المعاكس لـ Seebeck.

للتحليل ، نستخدم أحد هذه العناصر مع وضع علامة TEC1-12706.



تم تصميم العنصر لجهد اسمي 12 فولت ، والحد الأقصى أعلى قليلاً ، ولكنه يزيد من خطر تلف العنصر ويقلل من كفاءته. يتم تجميع العنصر من 127 خلية وتم تصميمه لتيار أقصى يبلغ 6 أ. عند توصيل العنصر بمصدر جهد ، كان الاستهلاك الحالي حوالي 2 أمبير ، والطاقة الممتصة من المصدر هي 24 واط.

للحصول على الكهرباء ، يجب تسخين لوحة عنصر واحدة ، ويجب تبريد الثانية. في حالتي ، بالنسبة لألوان الأسلاك المعروضة ، يتم تمييز الجانب البارد ، ولا يتم تمييز الجانب الساخن. عند تغيير قطبية الأسلاك ، ستتغير الجوانب أيضًا في خصائصها.

لتبريد اللوحة ، نستخدم مشعاعًا في ذوبان الجليد ، ونأخذ درجة حرارة السطح البارد لعنصر Seebeck حوالي 0 درجة.





لتسخين الطبق ، ضع كوبًا من الماء المغلي في الأعلى وأخذ درجة حرارة الجزء الساخن لمدة 100 درجة. دعنا ننتظر استقرار درجة الحرارة على الجانب البارد الذي كان 11 درجة.



في هذه الحالة ، يكون الجهد الناتج عند أطراف العنصر حوالي 1.7 فولت (خاملاً).



عند حمل 100 أوم ، كان الجهد بالفعل 1.5 فولت.الطاقة



المخصصة للمقاوم هي 22.5 ميجاوات. نقوم بتوصيل محول Burst-Up 0.8 إلى 5 V بأطراف عنصر Seebeck ، ومصباح LED وامض لإخراج المحول.

نعم ، يومض ، يحتاج الصمام الثنائي إلى تيار قليل جدًا للعمل (أقل من 10 مللي أمبير).



التباطؤ عند إخراج محول Burst-Up:



الآن سنقوم بتوصيل PowerBank المملوكة بقدرة على تراكم حتى تيارات الشحن الصغيرة. وهو يشحن!



يمكن تقدير تيار الشحن على النحو التالي: كفاءة الاندفاع = 0.9 ، وبالتالي ، يتم توفير حوالي 20 ميغاواط من الطاقة لبنك الطاقة. يوجد محول Step-Down في البنك ، لشحن بطارية Li-Ion بجهد أولي يبلغ 2.8 فولت و 4.2 فولت نهائي ، وتأخذ كفاءة المحول أيضًا 0.9. ثم ، ستكون الطاقة المتبقية 18 ميغاواط. سيكون تيار شحن البطارية في نطاق 4.3 ... 6.5 مللي أمبير ، أي حوالي 5 مللي أمبير.

تحولت مثل هذه المحطة الحرارية منخفضة الطاقة. لا تنس أن هذه الأرقام تم الحصول عليها بفارق درجة حرارة 90 درجة ، والتي تنخفض عندما يبرد السائل في الكوب ، ويتم جمع السائل البارد ، كما تعلم ، في قاع الكأس.

كيفية تعويض هذا التأثير ، ربما خمّن القارئ بالفعل.

في الختام ، قارنا ناتج الطاقة لهذا المولد والخلية الكهروضوئية المصغرة بأبعاد 52x9 مم ، سمك ، 0.2 مم ، وزن 0.24 جرام ، U = 0.5 V.



على مكافئ الإشعاع الشمسي مع مقاومة الحمل المثلى 1.5 أوم ، تنبعث الخلية 48 ميغاواط من الطاقة.



هذا ما يقرب من ضعفي الطاقة التي يتم تلقيها من عنصر Seebeck في تجربتنا ، ومع ذلك ، في الطقس الغائم ، يمكننا أن نعتبر الطاقة المنبعثة بأمان خلية ضوئية أقل بترتيب من الحجم ، أي فقط 5 ميغاواط. ثم 4 خلايا شمسية فقط 52 × 9 مم تعادل بالفعل 1 Seebeck في الطقس الغائم.

Source: https://habr.com/ru/post/undefined/