Содержание

Тепло, как источник электричества

Данную статью породил, принцип описанный в предыдущей статье про элемент Пельтье. Как известно данные элементы могут работать в двух направлениях, а именно преобразовывать электроэнергию в разность температур и наоборот воздействие тепла на модуль, вырабатывает в нем электроэнергию. Это явление было открытое ещё в 1834 году, часовщиком Пельтье и заключалось в том, что в месте контакта двух проводников из различных металлов под напряжением, выделяется тепло. А Э.Ленц, немного позже доказал, что при изменение полярности на этих самых проводниках, изменяется и температура на противоположную, в месте контакта.

Во втором случае, элемент Пельтье работает как термоэлектрический генератор. Преобразовывает тепло в постоянный ток. Наглядный пример — на фото справа.

Так же стоит помнить, что необходимо отводить излишки тепла, с обратной стороны, так как термоэлектрический элемент имеет граничную рабочую температуру (~ 120 °C).

Лучше всего для этого подойдёт мини радиатор, например, от системы охлаждения компьютерного процессора, желательно с кулером для обдува.  Запитать кулер можно будет от самого же элемента Пельтье.

Чтобы продемонстрировать термоэлектрический эффект наглядно, разберём очень простое устройство на основе термоэлектрического элемента.

 

Использованные детали:

  • Термоэлектрический элемент  TEC1-07110T200 (30x30x3.3мм) max 8.5 V.
  • электромотор постоянного тока  1,5-3V

На фото выше, между радиатором, элементом и алюминиевой пластиной находится термопаста, для лучшей теплопроводности. Наносить её лучше совсем немного, только для заполнения микропор и микротрещин в прикасающихся  деталях. Алюминиевая пластина, в данном случае нужна для рассеивания теплового источника по всей поверхности элемента Пельтье. Идеальным, было бы использование медной пластины, ввиду её лучшей теплопроводности перед алюминием.

В штатном состоянии, устройство позволяет использовать в роли источника тепла — водоплавающую свечу в алюминиевом стакане. Её огонь, в данном случае, воспроизводит наибольшее количество тепла, которое рассеиваясь передается на термоэлектрический элемент Пельтье, что позволяет вырабатывать наибольший ток. От вырабатываемого термоэлектрическим элементом тока, питается охлаждающий кулер, установленный над радиатором. А кулер (электро моторчик с пропеллером), вращаясь, охлаждает радиатор, чем отводит излишки тепла от термоэлектрического элемента. Этот процесс может повторяться бесконечно, в рамках ресурса составных деталей устройства, пока будет воздействие тепла на элемент.

 

Как видно из фото, данное устройство способно вращать пропеллер как от тепла свечи, так и от нагрева аккумуляторной батареи смартфона. Дело в том, что напряжение, выдаваемое термоэлектрическим элементом, в данном устройстве — гораздо больше чем граничное электромотора.

 

silatoka.net

Ток из тепла: Термопара против пара

Любой источник тепла можно превратить в источник электроэнергии — без паровых котлов, турбин и прочих громоздких сооружений.

Как известно, основная часть электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого сырья. Полученное при этом тепло используется, например, для образования пара, который крутит турбину, присоединенную к генератору. Таким образом, главным методом получения электричества является непрямое преобразование тепла, сопряженное с весьма существенными энергетическими потерями. «На производство 1 ватта полезной энергии в среднем тратится около 5 ватт тепла, из которых 4 уходят на разогрев окружающей среды. Если бы нам удалось хотя бы незначительно уменьшить эти потери, это означало бы огромную экономию топлива и существенное снижение выбросов углекислого газа,” — поясняет Арунава Майумдар (Arunava Majumdar) из Калифорнийского университета в Беркли.

Между тем метод прямого преобразования тепла в электроэнергию известен аж с первой половины XIX века, когда Томас Зеебек установил, что избирательное нагревание (или охлаждение) точки контакта двух проводников, имеющих различные химические свойства, сопровождается появлением электродвижущей силы (термо-ЭДС). Попросту говоря, на противоположных концах проводников возникает напряжение, а если их замкнуть, в цепи начнет течь электрический ток. Именно на этом принципе работает термопара — нехитрый прибор, применяемый для измерений температуры. Простейшая термопара состоит из двух стержней разного металла, спаянных на одном конце. По изменению напряжения на противоположных концах стержней можно судить об изменении температуры в точке их соединения.

Попытки приспособить феномен термо-ЭДС для получения электричества предпринимались неоднократно. Соответствующие устройства, называемые термоэлектрическими конверторами, довольно активно разрабатывались в течение последних 50-ти лет и даже нашли свое применение в некоторых областях промышленности. Однако для массового производства электроэнергии они явно непригодны. Во‑первых, КПД подобных преобразователей не поднимается выше 7%, в то время как у паровых турбин это показатель достигает 20%. А главное — эффективной термопаре требуются редкие металлы — висмут, теллурий, платина и др. Это обстоятельство делает термоэлектрические конверторы очень дорогими и весьма непрактичными устройствами.

Однако специалисты из Калифорнийского университета сумели получить эффект термо-ЭДС с помощью искусственно синтезированной органической молекулы, соединяющей два металлических проводника. По мнению ученых, это означает настоящий прорыв в преобразовании тепла в электричество: органика очень дешева и проста в производстве. В ходе экспериментов ученые соединяли пары золотых проводников через прослойки из трех различных органических соединений — бензен-дитиола, дибензен-дитиола и трибензен-дитиола. Затем один из проводников начинали нагревать для создания разницы в температурах. На каждый градус разницы исследователи регистрировали рост напряжения в 8,7 мкВ для первого, 12,9 мкВ для второго, и 14,2 мкВ для третьего соединения, соответственно. Максимальная разница температур, достигнутая в ходе тестов, составила всего 30О по Цельсию.

«Эти цифры могут показаться не слишком значительным, однако они вполне доказывают правильность нашей концепции. Органическое термоэлектричество сделало свой первый шаг,” — заявил Прамод Редди (Pramod Reddy), один из участников исследования. В ближайшее время ученые намереваются протестировать ряд других органических соединений и металлов, чтобы добиться более выраженного эффекта термо-ЭДС.

Читайте также: «Электричество из водорослей», «Шумная энергия».

По публикации Science Daily

www.popmech.ru

мир электроники – Электричество из тепла

категория
Альтернативная энергия
материалы в категории

В начале прошлого века изобретатели и учёные уже хорошо представляли ту пользу, которую может дать широкое применение электроэнергии. Однако способов её дешёвого получения в достаточном количестве долго не существовало. Но вот в 1821 году немецким учёным Зеебеком было открыто любопытное явление.

Если взять замкнутую цепь из двух спаянных между собой разнородных проводников и один спай нагревать, а другой охлаждать, то в цепи возникнет ток. В этом удивительно простом устройстве (назвали его термоэлементом) тепловая энергия как бы прямо превращается в электрическую.

В известном задолго до него гальваническом элементе энергия получалась за счёт растворения металла в электролите. Вещества эти достаточно дороги, недёшево получалась и энергия. Термоэлемент – другое дело. Сам он не расходуется, а топливо вполне доступно. Тем более, что нагревать его спаи можно чем угодно: солнцем, вулканическим теплом, продуктами сгорания, вылетающими через трубу печи, и т. д.

Давайте повнимательней разберём некоторые его свойства. Одиночный термоэлемент развивает маленькую ЭДС – десятые, сотые доли вольта. Однако его внутреннее сопротивление очень мало, следовательно, создаваемый ток может быть очень велик.

Давно известен такой красивый эксперимент. Электромагнит с железным сердечником и обмоткой, состоящей из… одного витка. Но виток – скоба из меди толщиной в палец, замкнутая впаянной перемычкой из висмута. Один конец спая нагреваем обычной лабораторной горелкой, другой – охлаждаем водой. Возникает ток в тысячи ампер, и магнит (при одном-то витке!) удерживает чугунный бабушкин утюг.

Низкая ЭДС – не беда, термоэлементы легко соединяются в батарею с последовательным соединением сотен или тысяч источников. Выглядит она такой гармошкой из чередующихся полос двух металлов. Сильный ток при умеренном напряжении в 2-3 вольта как нельзя лучше годился для применения в мелких гальванических мастерских. Его вырабатывали термоэлектрогенераторы, напоминающие небольшую печь на дровах, угле или газе.

Применялись они кустарями ещё в начале века. Были попытки решать и более крупные задачи. Так, например, в конце 80-х годов прошлого века в Париже Клуэ построил термоэлектрический генератор, дававший энергию для 80 «свечей» Яблочкова. КПД установок того времени не превышал 0.3%. Казалось бы, уж очень мало, но всё потерянное тепло можно было использовать для отопления дома, подогрева воды или приготовления пищи. Предлагались и отопительные печи со встроенными термоэлектрогенераторами. Любопытно, что их установка ни в коем случае не увеличивает расхода топлива на отопление. Ведь электричество, если его израсходуют в том же помещении, вновь перейдёт в тепло!

История распорядилась иначе. Электричество оказалось значительно выгоднее производить на электростанциях и централизованно распределять потребителям. Даже в прошлом веке КПД электростанций был в десятки раз выше, чем у термоэлементов. Однако изящная простота, надёжность, вызванная отсутствием движущихся частей, очаровали многих. Попытки повысить КПД без глубокого проникновения в теорию к серьёзному успеху не привели. ЭДС возникает в результате нагревания ветвей термоэлемента, но одновременно возникает и паразитный поток тепла, бесполезно перетекающий от горячего спая к холодному. Пытаясь его использовать, стали собирать каскады термоэлементов, в которых более холодный спай одного нагревает горячий спай другого. Температура горячих спаев на каждом ярусе каскада понижается. Однако, подбирая материалы, наиболее хорошо работающие именно в заданном диапазоне температур, КПД всей системы удаётся значительно повысить.

Есть и другая возможность. Её называют регенерацией тепла. Направим поток воздуха вдоль термоэлектрического каскада от холодного конца к горячему. При этом он обретёт от элементов часть протекающего по ним тепла и нагреется. После этого направим горячий воздух в топку и сэкономим часть топлива. Вся эта процедура равноценна снижению теплопроводности материалов термоэлементов, а принесёт она пользу лишь в том случае, если произойдёт отбор строго определённой части тепла от каждого элемента. Однако регенерация ощутима лишь тогда, когда сами термоэлементы, входящие в каскад, достаточно совершенны.

В 30-е годы теоретические работы в области термоэлектричества особенно интенсивно проводились в нашей стране. Говорят, нет ничего практичнее хорошей теории. Академик А. Ф. Иоффе создал новую теорию процессов, происходящих в твёрдом теле. Некоторые солидные учёные принимали её в штыки, называли «квантово-механическим подсознанием». Но в 1940 году, основываясь на её выводах, удалось поднять КПД термоэлемента в 10 раз. Произошло это благодаря замене металлов на полупроводники – вещества с более высокой термоЭДС и низкой теплопроводностью.

В начале войны в лаборатории Иоффе был создан «партизанский котёл» – термоэлектрогенератор для питания портативных радиостанций. Это был котелок, на днище которого снаружи располагались термоэлементы. Их горючие спаи находились в огне костра, а холодные, прикреплённые ко дну котелка, охлаждались налитой в него водой.

Тщательный подбор материалов, применение регенерации позволили в наше время довести КПД термоэлемента до 15%. В начале века такую эффективность имели обычные электростанции, но теперь она возросла более чем в три раза. Термоэлементу в большой энергетике пока места нет. Но ведь есть и энергетика малая. Несколько десятков ватт требуется для питания радиорелейной станции, стоящей на горной вершине, или морского сигнального буя. Есть и отдалённые места, где живут люди, которым требуются электричество и тепло. В подобных случаях применение находят термоэлементы, подогреваемые газом или жидким топливом. Особенно ценно, что эти устройства можно поместить в небольшой подземный бункер и оставить совершенно без присмотра, лишь раз в год или реже пополнять запас топлива. Ввиду малой мощности расход его при любом КПД оказывается приемлем, а кроме того… нет выбора.

Любопытное применение для термоэлектрогенераторов нашли врачи. Уже более двух десятилетий тысячи людей носят имплантированный, помещённый под кожу ритмоводитель сердечной деятельности. Источником энергии для него служит крохотная (с напёрсток) батарея из сотни соединённых последовательно термоэлементов, подогреваемых распадом безвредного изотопа. Несложная операция по её замене производится раз в 5-10 лет.

В Японии выпускаются электронные часы, энергию которым от тепла руки даёт термоэлемент.

Недавно одна итальянская фирма заявила о начале работы над электромобилем с термоэлектрогенератором. Этот источник тока значительно легче аккумуляторов, поэтому пробег у термоэлектрического автомобиля будет не меньше, чем у обычного. (Напомним, что электромобили способны с одной зарядкой пройти 150 км.) Полагают, что путём разных ухищрений расход топлива удастся сделать приемлемым. Главные достоинства экипажа нового типа – абсолютно безвредный выхлоп, бесшумное движение, применение самого дешёвого жидкого (а возможно, и твёрдого) топлива, очень большая надёжность.

В 30-е годы проводившиеся в нашей стране работы над термоэлементами были широко известны. Вероятно, поэтому писатель Г. Адамов описал в своём романе «Тайна двух океанов» подводную лодку «Пионер», получавшую энергию от тросов-батарей. Так он назвал термоэлектрические генераторы, выполненные в виде длинных тросов. Их горячие спаи при помощи буя поднимались в верхние слои океана, где температура достигает 20-25°C, а холодные – охлаждались глубоководной водой с температурой 1-2°С Так фантастический «Пионер» – лодка, способная дать сто очков вперёд нынешним атомным, заряжал свои аккумуляторы.

Реально ли такое? Сообщение о прямых опытах подобного рода в печати нет. Впрочем, промелькнуло нечто любопытное. Создан термоэлектрогенератор на 1000 кВт, вырабатывающий энергию за счёт тепла горячих подземных источников. Разность температур между горячим и холодным спаями 23°С, как в океане, удельный вес 6 кг на 1 кВт – много ниже, чем у энергетических установок обычных подводных лодок. Не на пороге ли мы новой энергетической революции, нового века электричества?

А. САВЕЛЬЕВ
Юный Техник 1992 N7

radio-uchebnik.ru

Получение электричества из разницы температур – термоэлектрический генератор своими руками. – Альтернативная энергия – Каталог статей

    В результате работ российского академика А.Ф. Иоффе и его сотрудников, были синтезированы полупроводниковые сплавы, которые позволили применить этот эффект на практике и приступить к серийному выпуску термоэлектрических охлаждающих приборов для широкого применения в различных областях человеческой деятельности.

Единичным элементом термоэлектрического модуля (ТЭМ)  является термопара, состоящая из двух разнородных элементов с p- и n- типом проводимости. Элементы соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала элементов традиционно используются полупроводники на основе висмута, теллура, сурьмы и селена.


Термоэлектрический модуль (Элемент Пельтье) представляет собой совокупность термопар, электрически соединенных, как правило, последовательно. В стандартном термоэлектрическом модуле термопары помещаются между двух плоских керамических пластин на основе оксида или нитрида алюминия. Количество термопар может изменяться в широких пределах – от единиц до сотен пар, что позволяет создавать ТЭМ практически любой холодильной мощности – от десятых долей до сотен ватт.


При прохождении через термоэлектрический модуль постоянного электрического тока между его сторонами образуется перепад температур -одна сторона (холодная) охлаждается, а другая (горячая) нагревается. Если с горячей стороны ТЭМ обеспечить эффективный отвод тепла, например, с помощью радиатора, то на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения будет пропорциональной величине тока. При смене полярности тока горячая и холодная стороны меняются местами.

Лабораторная работа.

Элементы Пельте широко используются в системах охлаждения. Но не многие знают об их другом свойстве – вырабатывать энергию. Изучению этих их возможностей и посвящена данная лабораторная работа.

50*50 мм элемент, установлен между двумя алюминиевыми брусками. Предварительно их поверхности притёрты и смазаны пастой КПТ. В одном из брусков просверлены сквозные отверстия, через которые пропущена медная трубка, для водяного охлаждения. Вот, что получилось

   


   Подключаем воду к охладителю и питание к Пельтье, проверяем работу элемента. Через десять минут брусок охладился до -10 градусов, а через 30 ещё больше. В помещении 22 градуса.

   



   Чтож, всё хорошо работает, я в этом и не сомневался. Теперь отключаем блок питания и вместо него припаиваем 10Вт 6 вольтовою лампочку и ставим наш агрегат на конфорку.

   



   Опыт доказывает, что элемент Пельтье хорошо вырабатывает электричество. Лампочка горит достаточно ярко, напряжение около 4.5 вольта.
Нагрев до 160 градусов оказался не оптималенлен, при 120 градусах результат был хуже всего на 10%.

   Температура охлаждающей жидкости на выходе десять градусов, на входе на один градус меньше. Судя по таким результатам, вода, для охлаждения, не так уж необходима…

   



Отключаем подачу воды, и ставим на охладитель большой радиатор.

   



   Результат предсказуем, напряжение снизилось до трёх вольт, ток до 0.5А. За пятнадцать минут радиатор нагрелся до 45 градусов.

   


   После того, как я снял прибор с конфорки, лампочка продолжала светить ещё минут десять, даже при разнице температур брусков всего в двадцать градусов, можно было различить накал спирали.

   Выводы этой лабораторной просты. При помощи элементов Пельтье можно добывать электричество в экспедиции, в турпоходе, на охотничьем зимовье, словом в любом месте, где это может понадобиться. Естественно, при наличии дров или яркого солнца, ну и обязательно смекалки.
источник:Опыты с элементами Пельтье

еще один самодельный термогенератор: http://overland-botsman.narod.ru/termogen.htm

а вот и заводская модель
 Отопительная печь “Индигирка”

Электрогенерирующая дровяная отопительно-варочная печь

Все бы хорошо, но в некоторых районах балерины такой же дефицит, как и электричество. Не напасешься балерин. И не каждая согласится зимой делать фуэте в валенках.

Получать жизненно необходимое электричество из тепла дровяной печи нам представилось более реальным. Ничего нового мы не изобретали. Просто адаптировали надежный тепловой электрогенератор к печи длительного горения.

Много ли электричества можно вытянуть из бытовой печки? На пару лампочек Ильича хватит. Зарядить аккумуляторы ноутбука-мобильника-навигатора хватит. Включить телевизорчик-радиоприемничек-и-тому-подобное хватит.

Затапливайте печку, грейтесь, варите суп-харчо, подключайте портативный телевизор и смотрите «Лебединое озеро». Пусть балерины используются только по прямому назначению.

Такие вот печки-лампочки.

Компания «Термофор» поставила на серийное производство новинку, аналоги которой ни в России, ни в остальном мире не замечены.

Это небольшая твердотопливная отопительно-варочная печь со встроенным электрогенератором, который преобразует тепловую энергию горящего в печи топлива в электрическую энергию.

Во время работы печи по прямому назначению, то есть в процессе отопления или приготовления пищи, печь генерирует постоянный ток напряжением 12 вольт и мощностью не менее 50 ватт.

Много это или мало? Для пресыщенного комфортом городского жителя, наверное, мало. Для человека, по тем или иным причинам полностью отрезанного от внешнего мира и его благ — очень много. Зачастую эти спасительные 50 ватт могут стать гранью между жизнью и смертью.

При современном уровне развития энергосберегающих технологий эта мощность обеспечивает весь необходимый для цивилизованной жизни набор электрических устройств.


Технические характеристики:Разработка проекта осуществлена компанией «Термофор» совместно с компанией «Криотерм» из Санкт-Петербурга.

Напомним, что сегодня в мире из 6 миллиардов населения Земли более 1,6 миллиарда людей не имеют доступа к стационарным источникам электроэнергии.

Из 21 миллиона дач в России около 5 миллионов либо вообще не подключены к электроснабжению, либо испытывают серьезные перебои с электроснабжением.

В северных широтах получение электроэнергии из тепла печи имеет ряд выраженных преимуществ по сравнению с получением электроэнергии ветряками, солнечными батареями и дизельными генераторами.

Легко представить реальные условия, где нет ни ветра, ни солнца, ни возможности доставки дизельного топлива.

Вырабатываемого печью тока достаточно для подключения 2—3 энергосберегающих лампочек, зарядки аккумуляторов ноутбука, мобильного или спутникового телефона, фото- или видеокамеры, подключения портативного телевизора, радиоприемника, DVD проигрывателя и других портативных энергосберегающих устройств.

По результатам лабораторных и полевых испытаний, электрогенератор печи выходит на стабильный режим через 6—8 минут после зажигания топлива в печи.

Надежность электрогенераторов не вызывает сомнений, поскольку электрогенераторы компании «Криотерм» уже много лет поставляются сотням фирм-потребителей в 17 стран мира.

Подобные электрогенераторы производства нашего партнера используются в оборонной промышленности многих стран, космосе, высокотехнологичных отраслях промышленности.

В настоящее время компания «Термофор» изучает возможные рынки сбыта энергопечей. Очевидно, что разработка представляет интерес для военных, спасателей, геологов, туристов, дачников, рыбаков и охотников.

Кроме того, целевым сегментом являются кочевые народы и народы севера.

В планах этого года — увеличение мощности получаемого тока до 100 ватт.
Макс. объем
отапливаемого помещения, м3
50
Мощность, кВт4
Масса, кг38
Глубина, мм.370
Ширина, мм.500
Высота, мм.620
Суммарная площадь
поверхностей нагрева, кв. м
0.6
Объем камеры сгорания, л41
Диаметр проема топочной дверцы, мм178
Диаметр дымохода, мм.80
Мин. высота дымохода, м.3

poselenie.ucoz.ru

Как получить электричество из тепла

Схематически изобретение выглядит так. Когда один из контактов нагревается, в системе молекул возникает ток. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Арунавы Майумдара предложили получать электрический ток с помощью использования давно известного эффекта. Однако делать это они решили совершенно новым способом.

В настоящее время существуют различные технологии получения тока из тепла. Самый известный – с помощью паровых турбин – считается малоэффективным.

«Чтобы генерировать ватт мощности электротока, расходуется три ватта, а остальные два рассеиваются в окружающем пространстве в виде тепла», — так поясняет недостаток паротурбин профессор Майумдар.

Для того чтобы трансформировать это «улетучивающееся» тепло в полезную энергию, можно использовать эффект Зеебека, который реализуется в термопарах. Он заключается в том, что электричество возникает в месте контакта двух металлов, находящихся при разных температурах.

Однако термопары не приобретают широкого распространения из-за высокой стоимости требующихся для них металлов. К тому же эффективность их довольно низка.

В новых экспериментах, проведённых Майумдаром и его коллегами, используются золотые наноэлектроды, контактирующие с тремя различными видами органических молекул. Как показали результаты опыта, при изменении температуры в этой системе — как и в обыкновенных термопарах — происходит возникновение тока. Это первый случай, когда эффект Зеебека наблюдается в органических молекулах.

Пока что этого результата удалось достигнуть в опытах с единственным таким контактом. Однако учёные утверждают, что могут сделать большое количество таких миниатюрных источников энергии.

Несмотря на то, что в опытах применяются золотые наночастицы, материала идёт на них немного, а что касается органических молекул, то они, по уверениям Майумдара, недороги и их несложно получить. В общем, судя по этому описанию, устройства на основе нового метода генерирования электричества должны получиться сравнительно недорогими.

Подробности исследования можно узнать из публикации в журнале Science.

Также читайте о необычных электрогенераторах: о тех, которые меньше монеты. и о тех, что можно имплантировать.

Преобразование тепла в электричество

Всем известно, что более 50% всей энергии, которая потребляется человечеством, теряется в виде выделения тепла. В настоящее время, учеными из разных стран ведется работа по созданию материалов-термоэлектриков, которые способны осуществить преобразование тепла в электричество. В результате проведенных исследований удалось получить такие термоэлектрические материалы, коэффициент преобразования которых в два раза выше, чем у самых популярных современных термоэлектриков.

Свойства термоэлектрических материалов

Результаты позволяют надеяться, что в ближайшем будущем получатся совершенно новые экологически чистые источники электрической энергии. На молекулярном уровне было произведено соединение кобальта, никеля, олова и марганца. Получился мультиферритовый сплав, обладающий совершенно новыми свойствами. Он объединяет в себе оптимальное сочетание электрических, эластичных и магнитных свойств. За счет этого происходит превращение материалов из одного в другой, а действие температуры приводит к обратимым фазовым превращениям. Во время демонстрации этого материала, он, при поглощении окружающего тепла, вызвал неожиданную выработку электричества в катушке индуктивности, окружающей его.

Таким образом, полученный материал, в перспективе может иметь огромное практическое значение. Например, преобразование тепла, выделяемого автомобилем, может быть использовано для зарядки аккумуляторов .

Принцип действия двигателя-электрогенератора

Кроме термоэлектриков, разрабатывается двигатель-электрогенератор, способный вырабатывать электроэнергию, эквивалентную двигателю внутреннего сгорания с такими же габаритными размерами.

В этом устройстве используется сжатие и расширение газов, происходящее в циклическом варианте. При этом, двигатель преобразует тепловую энергию вначале в механическую, а, затем, в электрическую. Его эффективность на 25% превышает аналогичные показатели стандартного двигателя внутреннего сгорания.

В отличие от обычных двигателей в электрогенераторе совершенно не имеется трущихся или движущихся частей, что позволяет эксплуатировать его в высокотемпературном режиме, не применяя специальных смазок, без всякого износа. При нагревании газа, он увеличивается в объеме и вызывает звуковые колебания, которые приводят к колебаниям пластины, исполняющей роль поршня. В свою очередь, поршень связан с генератором, который и вырабатывает электрическую энергию.

Таким образом, преобразование тепла в электричество имеет вполне реальные перспективы. Данные методы являются достаточно эффективными и экологически чистыми, поэтому, есть необходимость дальнейших разработок в этом направлении.

Вечный генератор электричества

Уверен, редко кто из читателей знает, что электрический ток можно получать из… «пустоты». Удивляться тут нечего – об этом и не было известно никому в мире вплоть до 1993 года, когда в отечественной лаборатории «Наномир» впервые подобным образом была извлечена электроэнергия. Сделано это было при помощи специального прибора, называемого резонатором.

Специалисты обнаружили, что резонансными свойствами обладают многие культовые предметы симметричной формы, например, кресты, звезды, короны, трезубцы, кусудамы… Последние вы уже знаете из занятий оригами.

Полученный ток был очень слабым, он регистрировался приборами на пределе чувствительности. Еще два года не удавалось создать мощного источника энергии, так как незатухающие электрические колебания могут возникнуть только в том резонаторе, степень симметрии которого превышает 100 000. Как же сделать лилию или трезубец с такой невероятной точностью? Ведь ошибка при размерах лепестков в 0.5 м не должна превышать нескольких микрон!

Но, если нельзя сделать точно столь сложный резонатор, то, может быть, найдутся сведения о прямолинейных преобразователях?

Кусудамы как раз и оказались подобным устройством. Они состоят из плоских элементов и обладают той формой, которую современными средствами можно изготовить с нужной точностью.

Хотите попробовать? Станете обладателем вечной лампы, которую не нужно включать в розетку, да и заменять не придется – она не перегорает.

Правда, заказать кусудаму придется обратиться на завод, где есть точные станки, и изготовить ее из материала, слабо деформирующегося при нагревании.

Чтобы кусудама стала преобразовывать энергию, ее поверхность необходимо отполировать и покрыть с помощью напыления проводящим материалом.

Лучший проводник – серебро, однако чистое серебро быстро покроется окислом, и «вечная» лампочка скоро погаснет. Дабы этого не случилось, поверх скин-слоя серебра нужно напылить защитный слой другого металла в 100 раз тоньше. Одного грамма золота хватит, чтобы защитить несколько «вечных» лампочек по 300 ватт.

Сама кусудама светить не будет. Она лишь превращает внутреннюю энергию эфира в электрические колебания, которые, как это ни странно, не излучаются в виде электромагнитных волн. На расстоянии вытянутой руки их уже невозможно зарегистрировать без высокочувствительного прибора. Кусудама является неизлучающей антенной. Она – резонатор.

Как же превратить невидимые колебания электрического и магнитного полей в видимый свет?

Здесь нам помогут знания об атомах, молекулах и кристаллах. Оказывается, достаточно в зону электромагнитных колебаний поместить кусочек кварца, и он засияет голубоватым светом. Это явление можно наблюдать, если минерал положить в микроволновую печь с прозрачной дверцей.

Может возникнуть вопрос: почему же тогда не светятся драгоценные камни, вставленные в золотую корону? Ведь она тоже резонатор. Тем, кто не догадался, напомню: степень симметрии резонатора должна быть больше 100 000. А у корон она, конечно, значительно ниже.

Напоследок отметим, что резонаторы обладают и другими не менее интересными свойствами. Полагают, что очень вероятно их использование в качестве двигателей на «летающих тарелках».

Грязь превращает тепло в электричество

Команда исследователей кафедры химических технологий и материаловедения университета штата Мичиган разработала материал, который является так называемым термоэлектриком. То есть с его помощью можно получать электричество из тепла. Процесс получения электрического заряда из разницы температур при помощи некоторых материалов, имеющих термоэлектрические свойства, не такое уж и новое открытие. Но уникальность работы ученых в том, что они смогли воссоздать подобный компонент практически из грязи. То есть не потратив при этом много денег и энергии.

Ранее термоэлектрические материалы получали из очень дорогих или очень токсичных компонентов. Теперешнее открытие, по словам самих исследований, открывает еще один путь к созданию недорогого и экологически чистого источника альтернативной энергии. Новый материал, по сути состоящий из обычной грязи, способен преобразовывать накопленное тепло в электрический ток .

Потенциал изобретения огромен. Взять хотя бы тепло, выделяемое головкой цилиндров двигателя автомобиля или «вылетающее» через выхлопную трубу. Если создать коллекторы, наполненные новым материалом, можно будет успешно преобразовывать отводимое тепло в полезное электричество. Тогда возможно концепция экологически чистого гибрида или электромобиля станет намного реальнее, чем сейчас.

Команда исследований под руководством профессора Дональда Морелли для создания энергоэффективной грязи использовала так называемые «тетраэдриты» – природные материалы, широко распространенные на Земле, которые имеют термоэлектрические свойства. Сами по себе в природном виде они малоэффективны. Но ученым удалось немного изменить и состав и умело соединить в один материал. В результате получился очень эффективный элемент.

Исследователи растирают добытые тетраэдриты в порошок, смешивают их между собой в определенных пропорциях, а затем при помощи температуры и давления создают образцы пригодные для практического применения. По словам ученых, разработанная ими технология, которую они, кстати, до конца не раскрывают, достаточно мало затратная как в денежном, так и в энергетическом плане.

ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ НАЧАЛА 21-ГО ВЕКА

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли предложили получать электрический ток с помощью использования давно известного эффекта, однако совершенно новым способом. В настоящее время существуют различные технологии получения тока из тепла.

Например, с помощью паровых турбин – считается малоэффективным. Можно использовать эффект Зеебека, который реализуется в термопарах. Он заключается в том, что электричество возникает в месте контакта двух металлов, находящихся при разных температурах. Однако термопары не приобретают широкого распространения из-за высокой стоимости требующихся для них металлов и низкой эффективности.

В новых экспериментах используются золотые наноэлектроды, контактирующие с тремя различными видами органических молекул. При изменении температуры в этой системе — как и в обыкновенных термопарах — происходит возникновение тока. Т.е. наблюдается эффект Зеебека в органических молекулах. Учёные утверждают, что могут сделать большое количество таких миниатюрных источников энергии. Материала идёт на них немного, а органические молекулы недороги, и их несложно получить. Устройства на основе нового метода генерирования электричества должны получиться сравнительно недорогими.

Как получить электричество из тепла Земли?

Ученые разработали методику, позволяющую вырабатывать электричество из тепла, которое Земля выделяет в окружающее пространство.

Тепловую энергию Земли планируется использовать как возобновляемый источник энергии для производства электричества в некоторых районах планеты. В настоящее время не существуют технологий, позволяющих извлекать электричество из тепла Земли.

Новая методика разработана Федерико Капассо и его коллегами из Гарвардского университета. На создание методики ученых натолкнуло наблюдение, что планета «подогревает» космос с мощностью в 100 миллионов гигаватт. Авторы исследования создали схему особой «тепловой батареи», ориентируясь на данные о тепловом потоке, исходящем от Земли.

Этот прибор включает в себя набор особых антенн-выпрямителей и соединяющих электрических цепей. Прибор похож на индукционные петли, используемые в электронных билетах, а также «беспроводных» зарядных устройствах для мобильных телефонов.

Источники: www.membrana.ru, electric-220.ru, sedge.ru, silatoka.net, scsiexplorer.com.ua, class-fizika.narod.ru, www.myenergy.ru

Рекомендации по смешиванию красок

В настоящие дни краски не только являются элементом для усиления поверхности от возможных внешних воздействий, но и, определенно, декоративным компонентом …


Священный колодец майя

История майя всегда являлась загадкой для ученых, а потому каждое открытие, касающееся их культуры, религии, истории, воспринимается, как сокровище. …


Тайна парусника Сиберд

В 1947 году британскими и голландскими радиолокационными станциями был принят сигнал бедствия, который содержал в себе следующую информацию: «Все офицеры и капитан  на мостике …


Обратное развитие человека

Попытки понять сущность времени стали особенно активными в XX – XXI веках. Ученые пытаются выяснить, что же оно, в сущности, представляет: …


Товарный знак гарантирует защиту

Бурное развитие рынка способствовало появлению большого количества разнообразных брендов, которые приобрели заслуженную популярность среди покупателей. Но в то же …


Кентавр – кто он?

Кентавр – существо из греческой мифологии символизирующее животную составляющую человеческой природы. Существует много предположений происхождении “имени” кентавр, одно из них …


Феномен «параллельной жизни»

Существует феномен человеческой психики, который можно охарактеризовать, как некое «вспоминание» или «повторное переживание» ситуаций, которые произошли в других координатах пространства …


Предсказания доктора Нострадамуса. Часть2

В 1544 году доктор Нострадамус снова возвратился в Марсель, в котором опять свирепствовала чума. Из Марселя его пригласили в Экс, столицу …


Как выглядит гном?

Об этих существах мы слышим с раннего детства – то ли смотря фильмы, то ли читая сказки. Судя по …


www.objectiv-x.ru

Бесплатное электричество – лучшие идеи и советы по их реализации (75 фото устройств)

Что такое альтернативная энергетика? Современный мир предлагает способы создания бесплатного электричества. Как его сделать своими руками?

Краткое содержимое статьи:

Альтернатива

В 1901 году знаменитый, гениальный учёный Николай Тесла сконструировал огромную башню Ворденклиф в Нью-Йорке. Компания JP Morgan взяла на себя финансовую часть проекта. Тесла хотел осуществить бесплатную радиосвязь и снабдить человечество бесплатным электричеством. Морган же просто ожидал беспроводную международную связь.

Идея бесплатного электричества привела в ужас промышленные и финансовые «Тузы». Желающих революций в мировой экономике не оказалось, все держались за сверхприбыли. Поэтому проект свернули.

Так что же построил Тесла? Как он собирался сделать бесплатное электричество? В XXI веке всё большую поддержку получает идея альтернативной энергетики, работающей на других источниках. Своеобразным оппонентом нефти, углю, газу здесь выступают возобновляемые ресурсы Земли и других планет.

Из чего можно получить бесплатное электричество? Солнечный свет, энергия ветра, земли, использование приливов и отливов, мускульная энергия человеческого тела могут изменить будущее планеты. Уйдут в прошлое трубопроводы, саркофаги реакторов. Многие государства смогут освободить свою экономику от необходимости закупать дорогостоящие источники электричества.

Поиску альтернативных источников энергии, которые легко возобновляются, уделяют большое внимание. В последние десятилетия человечество волнуют проблемы чистоты экологии, экономичности ресурсов.

Технология

Чуть ниже рассматриваются варианты получения бесплатного электричества.

Ветряная электростанция. Голландия предлагает построить ветряную ферму огромных размеров в Северном море, и искусственный, оснащённый необходимым оборудованием остров, который возьмёт на себя роль энергетического хаба, распределяя электричество между 5 государствами.

Саудовская Аравия предложила создать турбины в виде «бумажных змеев», и расположить их в воздухе, а не на земле. Несколько  стран имеют собственные поля с ветряными генераторами.

Солнечная электростанция. В продаже есть крыши, состоящие из солнечных панелей, а также панели из фотогальванического стекла, которыми можно облицовывать наружные стены домов. Американские учёные выпустили солнечные батареи в форме прозрачных плиток, которыми можно застеклить окна, чтобы вырабатывать электричество для дома.

Грозовая батарея — накопитель энергии от разрядов в атмосфере. Молнии перенаправляются в электросеть.

Тороидальный генератор TPU состоит из 3 катушек. Магнитный вихрь и резонансные частоты являются причиной появления тока. Изобрёл его С.Марк.

Приливные электростанции — работа зависит от приливов и отливов, положения Земли и Луны.

Тепловая электростанция — в качестве ресурса используются высокотемпературные грунтовые воды.

Сила человеческих мускулов — люди также вырабатывают энергию при движении, что можно использовать.

Термоядерный синтез — процессом можно управлять. Синтезируются более тяжёлые ядра из более лёгких. Способ не применяется, поскольку очень опасен.

Сам себе мастер

Бесплатное электричество можно сделать своими руками. Существует немало методов, чтобы соорудить устройства, вырабатывающие энергию. Для этого нужно лишь немного знаний и умений. Например:

Сделать элемент Пельтье — пластина, термоэлектрический преобразователь. Тепло получают от горящего источника, охлаждение производится теплообменником. Составляющие сделаны из неодинаковых металлов.

Соорудить генератор, собирающий радиоволны — парные конденсаторы, электролитические, плёночные, диоды маленькой мощности. Изолированный кабель 15 м применяют в роли антенны. Заземляющий провод крепится к газовой, водопроводной трубе.

Сконструировать термоэлектрический генератор- потребуются стабилизатор напряжения, корпус, охлаждающие радиаторы, термопаста, нагревающие пластины Пельтье.

Построить грозовую батарею — металлическая антенна и заземление. Потенциал накапливается между элементами устройства. Метод опасен, так как притягиваются молнии, чьё напряжение достигает 2000 Вольт.

Гальванический метод — медный и алюминиевый стержни вставляются в землю, на глубину 0,5 м, площадь между ними обрабатывают солевым раствором.

Что ещё?

Среди обычных, можно встретить и довольно необычные способы получения электричества. В последнее время идёт интенсивная работа учёных всего мира по развитию альтернативной энергетики. Мир ищет возможности для более широкого её использования.

Чуть ниже приводится небольшой обзор лучших способов и идей:

Термический генератор — преобразовывает тепловую энергию в электрическую. Встроен в отопительно-варочные печи.

Пьезоэлектрический генератор — работает на кинетической энергии. Внедряют в Танцполы, турникеты, тренажёры.

Наногенератор — применяется энергия колебаний человеческого тела при движении. Процесс отличается мгновенностью. Учёные работают над совмещением работы наногенератора и солнечной батареи.

Безтопливный генератор Капанадзе — работает на постоянных магнитах в роторе и бифлярных катушках в статоре. Мощность 1-10 кВт. За основу взято одно из изобретений Н.Тесла, но многие не верят в этот принцип. Ещё по одной из версий, настоящая технология аппарата удерживается в большом секрете.

Экспериментальные установки, которые работают на эфире — электро-магнитное поле. Пока ещё идут поиски, проверяются гипотезы, проводятся эксперименты.

Учёные подсчитали, что природных запасов, используемых в современной энергетике, может хватить ещё на 60 лет. Разработками в данной области занимаются лучшие умы. В Дании население пользуется ветровой энергетикой, составляющей 25%.

В России планируются проекты, по использованию восстанавливаемых источников в энергетической системе на 10%, а в Австралии на 8%. В Швейцарии большинство проголосовало за полный переход на альтернативную энергетику. Мир голосует за!

Фото методов получения бесплатного электричества

electrikmaster.ru

Превращение тепла человеческого тела в электричество

Исследователи Университета штата Северная Каролина (NC State) разработали новую схему для сбора тепла, выделяемого человеческим телом. Собранное тепло преобразуется в электричество, которое затем используется для зарядки носимой электроники. Прототипы, находящиеся на данный момент на стадии экспериментальной проверки, отличаются небольшим весом и повторяют форму тела человека. Благодаря новой технологии система способна генерировать гораздо больше электроэнергии из вырабатываемого человеком тепла, чем все ранее созданные экспериментальные образцы.

Носимые термоэлектрические генераторы (TEG’и) получают электроэнергию за счет разницы температур человеческого тела и окружающего его воздуха.

“Предыдущие методы, которыми пользовались инженеры-исследователи, предусматривали применение радиаторов. Они были или тяжелыми, жесткими и громоздкими, или были способны вырабатывать мощность всего до одного микроватта на квадратный сантиметр (мкВт / см2)”, – говорит Дариуш Вашаи (Daryoosh Vashaee), доцент Кафедры электротехники и вычислительной техники Университета штата Северная Каролина и автор данного научного исследования. – “В нашей технологии не используется радиатор, что делает ее легче и удобнее. Однако при этом генерируемая мощность достигает 20 мкВт / см2”.

Новая система состоит из нескольких слоев. Первый слой выполнен из теплопроводного материала, который прилегает к коже и собирает тепло. Сверху этот материал покрыт полимерным изолирующим слоем. Он предотвращает рассеивание собранного тепла в окружающую среду. Тепло тела отводится в расположенный по центру термоэлектрический генератор (TEG), который занимает площадь в один квадратный сантиметр. Та часть тепла, которая осталась не преобразованной в электричество, проходит через TEG в наружный слой, состоящий также из теплопроводного материала. Здесь тепло быстро рассеивается. Вся эта многослойная система в сборе обладает отличной гибкостью. А ее толщина составляет всего 2 миллиметра.

“В данном прототипе генератор TEG занимает лишь один квадратный сантиметр. Но мы с легкостью можем сделать его больше. Размер генератора будет зависеть от того, сколько электроэнергии потребуется для того или иного устройства”, – поясняет Дариуш Вашаи. Проект, над которым он работает, проводится в рамках деятельности Научно-исследовательского центра наносистемной техники (ASSIST), относящегося к университету NC State и функционирующего под эгидой Национального научного фонда США.

Исследователи также обнаружили, что для сбора тепла самым оптимальным местом является верхняя часть руки. Вообще, более высокая температура поверхности кожи бывает обычно вокруг запястья. Но это очень ограниченная область, где, к тому же, часто нарушается контакт между кожей и термоэлектрическим генератором TEG. В то же время носить накладные полосы на груди тоже не рационально, поскольку в этой зоне из-за одежды наблюдается ограниченный поток воздуха. Следовательно, рассеивание тепла здесь также будет ограничено.

Для проведения экспериментов полосы материала с TEG вшили в футболки. Исследователи обнаружили, что вшитый в футболку генератор мог вырабатывать 6 мкВт / см2, если человек находился в состоянии относительного покоя, или 16 мкВт / см2, если он активно двигался.

“Футболки с TEG, безусловно, имеют право на существование и могут применяться для зарядки носимых устройств. Но они не так эффективны, как накладки на верхнюю часть руки”, – говорит Вашаи.

Научно-исследовательский центр ASSIST ставит своей целью разработку носимых технологий, которые могут быть использованы для постоянного длительного мониторинга состояния здоровья человека. Это могут быть, например, такие устройства, которые позволяют отслеживать параметры работы сердца и, тем самым, контролировать его здоровье. Или же это может быть контроль физических и экологических показателей, которые имеют первостепенное значение для прогнозирования и предотвращения приступов астмы.

По утверждению Дариуша Вашаи добиться поставленных целей можно, но для этого нужно сделать так, чтобы устройства, осуществляющие контроль над состоянием здоровья человека, не зависели от состояния заряда батарей. Новая технология, которая была разработана усилиями исследователей из Университета штата Северная Каролина, позволяет в значительной мере приблизить тот момент, когда намеченные учеными цели станут реальностью”.

Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний

Будьте в курсе всех важных событий United Traders — подписывайтесь на наш телеграм-канал

utmagazine.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.