Nuru Kutoka kwa Nishati ya Joto kwa Chini ya $ 5: 7 Hatua (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Sisi ni wanafunzi wawili wa ubunifu wa viwandani nchini Uholanzi, na huu ni uchunguzi wa haraka wa teknolojia kama sehemu ya kozi ndogo ya Teknolojia ya Dhana ya Ubunifu. Kama mbuni wa viwandani, ni muhimu kuweza kuchanganua teknolojia na kupata uelewa wa kina ili kufanya uamuzi unaothibitishwa vizuri kwa utekelezaji wa teknolojia maalum katika dhana.

Katika kesi ya hii inayoweza kufundishwa, tunavutiwa kuona jinsi moduli za TEG zinavyoweza kuwa nzuri na za bei rahisi, na ikiwa ni chaguo inayofaa kwa kuchaji vifaa vya nje kama benki za umeme au tochi na, kwa mfano, moto wa moto. Kinyume na nguvu ya betri, nishati ya joto kwa moto ni kitu tunaweza kufanya popote jangwani.

Matumizi ya vitendo

Tulikuwa tukichunguza matumizi ya TEGs kwa kuchaji betri na kuwezesha taa za LED. Tunafikiria matumizi ya moduli za TEG, kwa mfano, kuchaji tochi kwenye moto wa kambi ili iweze kujitegemea kutoka kwa nishati ya gridi ya taifa.

Uchunguzi wetu unazingatia suluhisho za gharama nafuu tulizopata kwa wauzaji wa mtandaoni wa Wachina. Kwa sasa ni ngumu kupendekeza moduli za TEG katika programu kama hiyo kwani zina nguvu ndogo sana. Ingawa kuna moduli za TEG zinazofaa sana kwenye soko leo, bei yao haiwafanya iwe chaguo kwa bidhaa ndogo za watumiaji kama tochi.

Hatua ya 1: Sehemu na Zana

Sehemu

Moduli ya Telemoelectric (TEG) 40x40mm (SP1848 27145 SA) https://www.banggood.com/40x40mm-Thermoelectric-Power-Generator-Peltier-Module-TEG-High-Temperature-150-Degree-p-1005052.html? rmmds = utaftaji & nyumba_ya_kituo = CN

-Tali sawa

-Bodi ya mkate

-Red LED

-Baadhi ya waya

Plasta ya Heatsink / kuweka mafuta

-Scrap chuma / sinki ya joto (aluminium)

Zana

-Pimajima ya aina fulani

-Utengenezaji chuma

- (dijiti) Multimeter

-Mwepesi

-Small Vise (au kitu kingine kinachokuruhusu kuweka taa za macho chini yake)

Hatua ya 2: Kanuni ya Kufanya kazi na Hypothesis

Inafanyaje kazi?

Kwa kifupi, TEG (jenereta ya umeme) hubadilisha joto kuwa pato la umeme. Upande mmoja unapaswa kuwa moto na upande mwingine lazima upozwe (kwa upande wetu upande na maandishi lazima upoze). Tofauti ya joto katika pande zote za juu na chini itasababisha elektroni kwenye sahani zote kuwa na viwango tofauti vya nishati (tofauti inayowezekana), ambayo nayo huunda mkondo wa umeme. Jambo hili linaelezewa na athari ya Seebeck. Inamaanisha pia kuwa wakati joto pande zote mbili zitakuwa sawa, hakutakuwa na umeme wa sasa.

Kama inavyotajwa jenereta za umeme zimechaguliwa kuchunguza. Tunatumia aina ya SP1848-27145 na gharama ya chini ya euro tatu kwa kila kitengo (pamoja na usafirishaji). Tunafahamu kuwa kuna suluhisho ghali zaidi na bora kwenye soko, lakini tulivutiwa na uwezo wa hizi TEGs 'za bei rahisi'.

Dhana

Tovuti ambayo iliuza moduli za TEG ilikuwa na, kile kilichojisikia, madai ya ujasiri ya ufanisi wa kubadilisha nishati ya umeme. Tutachukua mwendo mdogo baadaye kuchunguza madai haya.

Hatua ya 3: Maandalizi na Mkutano

Hatua ya 1: heatsink rahisi ilitengenezwa kwa kutumia sehemu chakavu za aluminium zilizopatikana kwenye semina, hizi ziliambatanishwa na moduli ya TEG kwa kutumia mafuta. Walakini, metali zingine kama shaba, shaba, au fujo pia zitafanya kazi ya kutosha kwa usanidi huu.

Hatua ya 2: Hatua inayofuata inajumuisha kuuza risasi hasi ya kwanza ya TEG kwa mwongozo mzuri wa pili wa TEG, hii inahakikisha kuwa mkondo wa umeme utakuwa katika safu (ikimaanisha kuwa pato la TEG mbili zitaongezwa). Pamoja na usanidi wetu, tulipatikana tu ili kuzalisha karibu volt 1.1 kwa kila TEG. Hii inamaanisha kuwa ili kufikia volts 1.8 zinazohitajika kuwasha LED nyekundu, TEG ya pili iliongezwa.

Hatua ya 3: Unganisha waya mwekundu (chanya) wa TEG ya kwanza na waya mweusi (hasi) wa TEG ya pili kwenye ubao wa mkate katika maeneo yake.

Hatua ya 4: Weka LED nyekundu kwenye ubao wa mkate (kumbuka: mguu mrefu ni upande mzuri).

Hatua ya 5: Hatua ya mwisho ni rahisi *, washa mishumaa na uweke moduli za TEG juu ya moto. Unataka kutumia kitu kigumu kuweka TEG juu ya. Hii inawafanya wasiwasiliane moja kwa moja na moto, katika kesi hii vise ilitumika.

Kwa sababu huu ni mtihani rahisi, hatujatumia muda mwingi kutengeneza viambata au baridi. Ili kuhakikisha matokeo thabiti, tumehakikisha kuwa TEG imewekwa umbali sawa kutoka mwangaza wa macho kwa upimaji.

* Unapojaribu kurudia jaribio, inashauriwa kuweka TEGs na heatsink kwenye friji au jokofu ili kupoa. Hakikisha kuwaondoa kwenye ubao wa mkate kabla ya kufanya hivyo.

Hatua ya 4: Sanidi

Upimaji wa awali

Jaribio letu la awali lilikuwa la haraka na chafu. Tuliweka moduli ya TEG juu ya taa ya chai na tukapoa 'baridi mwisho' wa TEG tukitumia kiambatisho cha aluminium cha taa ya chai na mchemraba wa barafu. Kipima joto (kushoto) chetu kiliwekwa kwenye kiboho kidogo (juu kulia) ili kupima joto la juu ya TEG.

Uigizaji wa mtihani wa mwisho

Kwa jaribio letu la mwisho, tulifanya mabadiliko kadhaa kwenye usanidi ili kuhakikisha matokeo ya kuaminika zaidi. Kwanza tulibadilisha maji baridi ya barafu kwa baridi isiyofaa kwa kutumia kitalu kikubwa cha aluminium, hii inaonyesha utekelezaji unaowezekana kwa karibu zaidi. Pia TEG ya pili iliongezwa ili kufikia matokeo unayotaka, ambayo ilikuwa kuwasha LED nyekundu.

Hatua ya 5: Matokeo

Kutumia usanidi ulioelezewa utawasha LED nyekundu!

TEG moja ina nguvu gani?

Mtengenezaji anadai kuwa TEG inaweza kutoa voltage wazi ya mzunguko wa hadi 4.8V kwa sasa ya 669mA wakati inakabiliwa na tofauti ya joto la digrii 100. Kutumia fomula ya nguvu P = I * V, imehesabiwa kuwa hii itakuwa karibu 3.2 watt.

Tuliamua kuona ni karibu vipi tunaweza kufikia madai haya. Kupima karibu digrii 250 celsius chini ya TEG na karibu na digrii 100 mwisho wa juu, jaribio linaonyesha tofauti kabisa ikilinganishwa na madai ya mtengenezaji. Voltage imesimama karibu 0.9 volt na 150 mA, ambayo ni sawa na 0.135 watt.

Hatua ya 6: Majadiliano

Jaribio letu linatupa taswira nzuri ya uwezo wa TEG hizi, kwani tunaweza kusema kwa usahihi kwamba pato lao ni bora kwa kujifurahisha na majaribio, lakini kwamba fizikia inayohusika kupoza vizuri mifumo hii na kutoa chanzo thabiti cha nishati ni mbali na kutekelezeka kwa utekelezaji wa ulimwengu wa kweli, ikilinganishwa na suluhisho zingine zinazowezekana nje ya gridi kama nguvu ya jua.

Hakika kuna mahali pa TEGs, na wazo la kutumia moto wa moto kuwasha tochi linaonekana kufanikiwa; sisi ni mdogo sana kwa sababu ya sheria za thermodynamics. Kwa sababu tofauti ya joto inahitaji kupatikana, upande mmoja wa TEG inahitaji (hai) kupoza na nyingine inahitaji chanzo cha joto mara kwa mara. Hili la mwisho sio suala la moto wa moto, hata hivyo upozaji unahitaji kuwa mzuri sana hivi kwamba suluhisho ya baridi itahitajika na hii ni ngumu kufikia. Wakati wa kuzingatia ujazo unaohitajika kufanya suluhisho hizi kufanya kazi, ikilinganishwa na teknolojia iliyopo ya betri, ni jambo la busara zaidi kuchagua betri kwenye taa za umeme.

Maboresho

Kwa majaribio ya siku za usoni, inashauriwa kupata heatsinks sahihi (kutoka kwa kompyuta iliyovunjika kwa mfano) na kuzitumia kwa upande wa moto na baridi wa TEG. Hii inaruhusu joto kusambazwa vizuri zaidi na itafanya joto la taka kwenye upande baridi kupunguka rahisi kuliko kizuizi cha aluminium

Matumizi ya baadaye ya teknolojia hii Kwa sasa TEGs kimsingi hupatikana katika (rafiki wa mazingira) bidhaa za kiufundi kama njia ya kutumia joto la taka kwa nishati. Katika siku zijazo teknolojia hii ina uwezo wa mengi zaidi. Mwelekeo mmoja wa kupendeza kwa muundo wa bidhaa za taa ni ile ya vazi. Kuunganisha joto la mwili kunaweza kusababisha taa zisizo na betri ambazo zinawekwa kwa urahisi kwenye mavazi au mwilini. Teknolojia hii pia inaweza kutumika katika sensorer za kuwezesha kuwezesha bidhaa za ufuatiliaji wa usawa katika vifurushi anuwai kuliko hapo awali. (Dalili za Thermoelectrics, 2016).

Hatua ya 7: Hitimisho

Kwa kumalizia, kama inavyoahidi kama teknolojia inavyoonekana, mfumo unahitaji kupoza na chanzo cha joto mara kwa mara ili kuhakikisha mtiririko wa malipo ya umeme (kwa upande wetu, taa endelevu). Wakati usanidi wetu uliruhusu kupoza haraka kwa heatsinks kutumia friji, jaribio hili lingekuwa ngumu sana kuzaliana bila umeme wowote wa nje; taa ingekuwa imekufa wakati wakati pande nzuri na hasi zinafikia joto sawa. Wakati teknolojia haifai sana kwa sasa, inavutia kuona ni wapi itaenda ukizingatia mkondo wa kila wakati wa teknolojia mpya na ubunifu na vifaa.