Central eléctrica de una taza de agua hirviendo

Como saben, la electricidad se puede producir utilizando generadores electrodinámicos (vapor, viento o agua), células solares, así como la conversión de la diferencia de temperatura de dos conductores y semiconductores distintos, trabajando en el efecto Seebeck. Más a menudo, uno puede escuchar sobre el efecto Peltier: la separación de temperaturas en conductores y semiconductores soldados diferentes, que es el efecto opuesto de Seebeck.

Para el análisis, utilizamos uno de esos elementos con la marca TEC1-12706.



El elemento está diseñado para un voltaje nominal de 12V, el máximo es ligeramente mayor, pero aumenta el riesgo de daño al elemento y reduce su eficiencia. El elemento se ensambla a partir de 127 celdas y está diseñado para una corriente máxima de 6 A. Al conectar el elemento a una fuente de voltaje, el consumo de corriente fue de aproximadamente 2 A, y la potencia absorbida de la fuente es de 24 vatios.

Para obtener electricidad, una placa de elemento debe calentarse y la segunda debe enfriarse. En mi caso, para los colores de cable que se muestran, el lado frío está marcado, el lado caliente no está marcado. Al cambiar la polaridad de los cables, los lados también cambiarán en sus propiedades.

Para enfriar la placa, usamos un radiador en el hielo derretido, tomamos la temperatura de la superficie fría del elemento Seebeck aproximadamente 0 grados.





Para calentar el plato, coloque una taza de agua hirviendo encima y tome la temperatura de la parte caliente por 100 grados. Esperemos a que la temperatura se estabilice en el lado frío, que fue de 11 grados.



En este caso, el voltaje resultante en los terminales del elemento es de aproximadamente 1.7 V (inactivo).



Con una carga de 100 ohmios, el voltaje ya era de 1,5 V.



La potencia asignada a la resistencia es de 22,5 mW. Conectamos el convertidor Burst-Up de 0.8 a 5 V a los terminales del elemento Seebeck, y un LED parpadeante a la salida del convertidor.

Sí, parpadea, el diodo necesita muy poca corriente para funcionar (menos de 10 mA).



En ralentí a la salida del convertidor Burst-Up:



ahora conectaremos un PowerBank patentado capaz de acumular incluso pequeñas corrientes de carga. ¡Y él está cargando!



La corriente de carga se puede estimar de la siguiente manera: Eficiencia de ruptura = 0.9, por lo tanto, se suministran unos 20 mW de potencia al PowerBank. Hay un convertidor reductor en el banco, para cargar una batería de iones de litio con un voltaje inicial de 2.8 V y un 4.2 V final, la eficiencia del convertidor también se toma para 0.9. Entonces, la potencia restante será de 18 mW. La corriente de carga de la batería estará en el rango de 4.3 ... 6.5 mA, es decir aproximadamente 5 mA.

Tal estación termal de baja potencia resultó. No olvide que estos números se obtuvieron a una diferencia de temperatura de 90 grados, que disminuye a medida que el líquido se enfría en la taza, y el líquido frío, como sabe, se recoge en el fondo de la taza.

Cómo compensar este efecto, el lector probablemente ya lo adivinó.

En conclusión, comparamos la producción de energía de dicho generador y una celda fotoeléctrica en miniatura con dimensiones de 52x9 mm, espesor, 0.2 mm, peso 0.24 gramos, U = 0.5 V.



En el equivalente de radiación solar con una resistencia de carga óptima de 1.5 Ohms, la celda emite 48 mW de potencia.



Esto es casi 2 veces más que la potencia recibida del elemento Seebeck en nuestro experimento, sin embargo, en tiempo nublado, podemos considerar con seguridad la potencia emitida como una fotocélula menos en un orden de magnitud, es decir. solo 5 mW. Entonces, solo 4 células solares de 52x9 mm ya son equivalentes a 1 Seebeck en tiempo nublado.

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