Термоэлектрогенератор | это... Что такое Термоэлектрогенератор? (original) (raw)

Термоэлектрические явления
Peltierelement 16x16.jpg
Принципы Термоэлектрические явления (эффект Зеебека, эффект Пельтье, эффект Томсона) • эффект Эттингсгаузена • Эффект Нернста — Эттингсгаузена
Применения Термоэлектрические материалы • Термопара • Элемент Пельтье • Термоэлектрогенератор • Радиоизотопный термоэлектрический генератор

Термоэлектрогенератор — это техническое устройство, предназначенное для прямого преобразования тепловой энергии в электричество посредством использования в его конструкции термоэлементов (термоэлектрических материалов).

Содержание

История изобретения термоэлектрогенераторов

Типы применяемых термоэлектрогенераторов

Полупроводниковые материалы для прямого преобразования энергии

Для термоэлектрогенераторов используются полупроводниковые термоэлектрические материалы, обеспечивающие наиболее высокий коэффициент преобразования тепла в электричество. Список веществ, имеющих термоэлектрические свойства, достаточно велик (тысячи сплавов и соединений), но лишь немногие из них позволяют в достаточной мере использоваться для преобразования тепловой энергии. Современная наука постоянно изыскивает новые и новые полупроводниковые композиции и прогресс в этой области обеспечивается не столько теорией, сколько практикой, ввиду сложности физических процессов, происходящих в термоэлектрических материалах. Определённо можно сказать, что на сегодняшний день не существует термоэлектрического материала, в полной мере удовлетворяющего промышленность своими свойствами, и главным инструментом в создании такого материала является эксперимент. Важнейшими свойствами полупроводникового материала для термоэлектрогенераторов являются:

Пути развития и повышения КПД

_КПД различных термоэлектрических генераторов и составляющих их узлов[источник не указан 795 дней]:_

Типы термоэлектрогенераторов и основных составляющих генераторных узлов 1965 год. 1970 год. 1975 год. 1980 год. Карно.
Солнечная энергия без концентрации 0,8 0,85 0,9 0,92 0,96
Солнечная энергия с концентрацией 0,65 0,7 0,75 0,8 0,9
Газовые горелки 0,5 0,6 0,65 0,7 0,8
Газовые топки 0,75 0,8 0,85 0,9 0,92
Изотопы 0,8 0,85 0,9 0,95 1,00
Атомные реакторы 0,75 0,8 0,85 0,95 1,00
Низкотемпературные термоэлектрические материалы 0,06 0,08 0,1 0,12 0,5
Среднетемпературные термоэлектрические материалы 0,04 0,06 0,08 0,1 0,35
Высокотемпературные термоэлектрические материалы 0,04 0,05 0,06 0,07 0,23
Каскадные термоэлементы 0,12 0,14 0,18 0,20 0,77
Коммутация термоэлектрических батарей 0,9 0,93 0,95 0,98 0,99
Изоляция термоэлектрических батарей 0,9 0,92 0,95 0,97 1,00
Тепловой контакт 0,9 0,93 0,95 0,97 0,99
Теплоноситель 0,9 0,92 0,93 0,94 0,98
Охлаждающее оребрение наземное 0,55 0,6
Охлаждающее оребрение космическое 0,8 0,85
Солнечный космический термоэлектрогенератор без концентратора 0,016 0,025 0,035 0,045 0,16
Солнечный космический термоэлектрогенератор с концентратором 0,017 0,029 0,043 0,061 0,25
Солнечный наземный термоэлектрогенератор с концентратором 0,029 0,044 0,088 0,145 0,59
Газовый термоэлектрогенератор с оребрением 0,013 0,023 0,030 0,043 0,20
Газовый термоэлектрогенератор с теплоносителем 0,02 0,035 0,073 0,175 0,57
Радиоизотопный термоэлектрогенератор с оребрением 0,021 0,032 0,049 0,12 0,36
Радиоизотопный термоэлектрогенератор с теплоносителем 0,032 0,075 0,129 0,24 0,71
Реакторный космический термоэлектрогенератор 0,016 0,023 0,044 0,113 0,36
Реакторный наземный термоэлектрогенератор 0,03 0,047 0,121 0,24 0,71
Термоэлектрогенератор типа парового котла 0,226 0,66

Из таблицы заметен существенный рост КПД, связанный прежде всего с тщательным совершенствованием технологий изготовления материалов, рациональным исполнением конструкций, развитием материаловедения в области термоэлектричества.

Области применения термоэлектрогенераторов

Термоэлектрогенераторы применяются в качестве бортовых источников электропитания космических аппаратов, предназначенных для исследования удаленных от Солнца регионов Солнечной системы. В частности, такие генераторы, использующие тепло плутониевых тепловыделяющих элементов установлены на космических аппаратах Кассини и Новые горизонты.

Литература