Fazendo um circuito gerador termoelétrico (TEG)

Um gerador termoelétrico (TEG) é uma espécie de 'dispositivo de energia livre' que tem a propriedade de convertendo temperatura em eletricidade . Neste post aprenderemos um pouco sobre esse conceito e descobriremos como podemos utilizá-lo para gerar eletricidade a partir do calor e do frio.

O que é TEG

Em um de meus artigos anteriores, já expliquei um conceito semelhante sobre como fazer uma pequena geladeira usando um dispositivo Peltier

Um dispositivo Peltier também é basicamente um TEG projetado para gerar eletricidade a partir de uma diferença de temperatura. Um dispositivo termoelétrico é bastante semelhante a um par termoelétrico , sendo a única diferença na composição das duas contrapartes.

Em um TEG, dois materiais semicondutores diferentes (p-n) são usados ​​para o efeito, enquanto um termopar trabalha com dois metais diferentes para o mesmo, embora um termopar possa exigir uma diferença substancialmente maior de temperatura em comparação com a versão menor de TEG.

Também conhecido popularmente como efeito 'Seebeck', ele permite que um dispositivo TEG inicialize a geração de eletricidade quando sujeito a uma diferença de temperatura em seus lados opostos. Isso acontece devido à estrutura interna especialmente configurada do dispositivo que utiliza um par de semicondutores p e n dopados para o processo.

O Efeito Seebeck

De acordo com o princípio de Seebeck, quando os dois materiais semicondutores são submetidos a dois níveis extremos de temperatura, inicia um movimento de elétrons através da junção p-n, resultando no desenvolvimento de uma diferença de potencial entre os terminais externos dos materiais.

Embora o conceito pareça incrível, todas as coisas boas vêm com uma desvantagem inerente e, nesse caso, também o torna relativamente ineficiente.

A necessidade de diferenças extremas de temperatura em seus dois lados torna-se a parte mais difícil do sistema, porque aquecer um dos lados também implica que o outro lado também esquentaria, o que acabaria resultando em eletricidade zero e um dispositivo TEG danificado.

A fim de garantir uma resposta ideal e para iniciar o fluxo de elétrons, um material semicondutor dentro do TEG precisa estar quente e, simultaneamente, o outro semicondutor precisa ser mantido afastado desse calor, garantindo um resfriamento adequado do lado oposto. Essa criticidade torna o conceito um pouco desajeitado e ineficiente.

No entanto, o conceito de TEG é algo exclusivo e não viável usando nenhum outro sistema até agora, e essa singularidade desse conceito o torna muito interessante e vale a pena experimentar.

Circuito TEG usando diodos retificadores

Tentei projetar um circuito TEG usando diodos comuns, embora não tenha certeza se funcionará ou não, espero que alguns resultados positivos possam ser alcançados com essa configuração e que haja espaço para melhorias.

Referindo-nos às figuras, podemos testemunhar uma montagem de diodo simples fixada com heasinks. Os diodos são diodos do tipo 6A4, selecionei esses diodos maiores para adquirir maior área de superfície e melhor taxa de condução.

Diodo 6A4

O circuito gerador termoelétrico simples mostrado acima pode ser possivelmente usado para gerar eletricidade a partir do calor residual, aplicando adequadamente os graus necessários de diferença de calor nas placas condutoras de calor indicadas.

A figura do lado direito mostra muitos diodos conectados em conexões paralelas em série para obter maior eficiência e acúmulo proporcionalmente maior de diferença de potencial na saída.

Por que usar um diodo para fazer um TEG

Presumi que os diodos funcionariam para esta aplicação, uma vez que os diodos são as unidades semicondutoras fundamentais que consistem em um material p-n dopado embutido em seus dois terminais de terminação .

Isso também implica que as duas extremidades são especificamente compostas de diversos materiais facilitando a aplicação mais fácil da temperatura separadamente das duas extremidades opostas.

Muitos desses módulos podem ser construídos e conectados em combinações paralelas em série para atingir taxas de conversão mais altas, e esta aplicação também pode ser implementada usando calor solar. O lado que precisa ser resfriado pode ser obtido por meio de resfriamento a ar ou por meio de um resfriamento de ar evaporativo da atmosfera para aumentar a taxa de eficiência.