Generadores termoeléctricos de bricolaje:el principio de funcionamiento y cómo fabricar uno

Sección lateral del generador termoeléctrico

Fuente:Wikimedia Commons

En estos días, muchas personas en todo el mundo han adoptado la recolección de energía verde. ¿Por qué? ¡Simple! Ofrece electricidad a partir de fuentes de energía desperdiciadas o diferentes en un entorno. Curiosamente el sistema hace todo esto sin baterías ni conexión a la red. Algunas de sus fuentes de energía y calor incluyen frecuencias térmicas, solares y de radio. Dicho esto, la tecnología de recolección de energía termoeléctrica es una fuente de energía, que se incluye en la categoría verde. Y utiliza el efecto Seebeck para cambiar el gradiente de temperatura a energía eléctrica. Entonces, ¿está interesado en aprender a construir un convertidor de producción de energía robusto y confiable? Es decir, ¿Uno que produce electricidad donde se disipa el calor? Entonces, sería útil si consideraras hacer generadores termoeléctricos de bricolaje.

En este artículo, le enseñaremos sobre el TEG, pasos detallados sobre cómo hacer uno y más.

¡Vamos a empezar!

¿Qué es TEG?

Diagrama del generador termoeléctrico

Fuente:Wikimedia Commons

El generador TEG o Peltier es un dispositivo semiconductor de estado sólido. De hecho, cambia la diferencia de calor entre la capa del dispositivo a electricidad (o una valiosa fuente de alimentación de CC).

Además, es crucial no confundir el enfriador termoeléctrico con el TEG. Después de todo, ambos tienen los mismos componentes. En verdad, el enfriador termoeléctrico produce una corriente eléctrica cuando aplica voltaje al dispositivo. Y finalmente se convierte en un dispositivo termoeléctrico.

Entonces, la electricidad del calor estimula el efecto Peltier. Por lo tanto, el producto mueve el calor del lado frío al caliente. Pero los generadores termoeléctricos ayudan a quitar o agregar calor, especialmente para dispositivos de estado sólido. Además, viene con dos materiales semiconductores diferentes que puedes usar para el efecto Seebeck.

¿Qué es un efecto Seebeck? Ayuda al TEG a comenzar a producir energía eléctrica cuando lo somete a una diferencia de temperatura en sus lados opuestos. Y esto sucede cuando la estructura interna configurada de los TEG utiliza algunos semiconductores p y n dopados.

Hablaremos más al respecto más adelante en este artículo.

¿Cómo funcionan los generadores termoeléctricos?

Antes de entrar en el funcionamiento de los generadores termoeléctricos, es vital entender su construcción.

Construcción del TEG

El TEG generalmente tiene dos semiconductores especiales tipo P y tipo N, y cada uno de los semiconductores tiene diferentes densidades de potencia de electrones. Dicho esto, puede comenzar colocando sus pilares semiconductores alternos (tipo p y n) térmicamente.

Y los pilares deben alinearse. Es decir, los postes deben estar eléctricamente en serie. Con esto, puedes usar una placa conductora térmica en cada lado para unir ambos pilares.

El consejo aquí es optar por una placa conductora de cerámica, si no desea agregar otro aislante. Entonces, cuando aplica un voltaje a los extremos libres de los semiconductores, la corriente fluirá a través de la unión bimetálica.

En consecuencia, notará una diferencia de energía térmica, que no es una excepción ocasional. Además, la parte de la configuración con la placa de refrigeración absorbe el calor (conducto de escape caliente) y luego lo traslada al otro lado del dispositivo.

Principio de funcionamiento de generadores termoeléctricos

Los generadores termoeléctricos funcionan mediante el efecto Seebeck. Y este efecto ocurre cuando los semiconductores experimentan que los portadores de carga se mueven en su interior. Pero el portador de carga que tenga dependerá del tipo de semiconductor que utilice.

Por ejemplo, los portadores de carga son agujeros en semiconductores de tipo p dopados y electrones en el tipo n. Dicho esto, desde el lado caliente del semiconductor, los portadores de carga tienden a difundirse. Como resultado, un extremo del dispositivo tendrá una acumulación de todas las formas de cargas de energía.

Un generador termoeléctrico radiótopo

Fuente:Wikimedia Commons

Por lo tanto, la acumulación generará un potencial de voltaje que es directamente proporcional a la diferencia de temperatura en el semiconductor.

¿Qué es el efecto Seebeck?

El efecto Seebeck ocurre cuando un material conductor de electricidad desarrolla una fuerza electromotriz entre dos puntos debido a una diferencia de rango de temperatura. Entonces, puede llamar a la emf termoeléctrica o Seebeck emf.

Además, el coeficiente de Seebeck se refiere a la relación entre la diferencia del rango de temperatura y la fem. Luego, el termopar lo ayuda a medir la diferencia de potencial entre los extremos (caliente y frío) entre dos materiales de diseño de módulos distintos.

Además, la diferencia de potencial es proporcional a la diferencia de temperatura (entre los extremos frío y caliente). Pero, la desventaja de este efecto es que requiere diferencias de temperatura extremas.

Y esta es la parte difícil del sistema porque el exceso de calor en un lado del dispositivo calentará el otro lado. Por lo tanto, puede dañar el TEG y producir cero electricidad.

Por lo tanto, para mantener una respuesta óptima, solo un lado de su TEG debe estar caliente y el lado opuesto debe estar relajado.

Generador termoeléctrico de bricolaje

Generador termoeléctrico de bricolaje

Fuente:Phys.org

Aquí está la lista de cosas que necesita para construir su generador termoeléctrico de bricolaje:

• Velas (10)
• Bandeja de aluminio (1)
• TEC (8)
• Cinta aislante (1)
• Cable de soldadura (1)
• Placa de aluminio (1)
• Cuchillo X-acto (1)
• Loctite (1)
• Regulador de voltaje (1)
• Soldador (1)
• Pasta termoeléctrica (1)

Pasos

Paso 1- Fijar y soldar los enfriadores termoeléctricos

Comience usando una regla para confirmar la dimensión de su TEC (alrededor de 40 x 40 mm). Luego, usa tu 8 TEC. Pero si quieres más corriente y voltaje, puedes usar 10. Entonces, con el 8 TEC, la base de tu bandeja de aluminio debería ser de 160 x 80 mm.

Mientras lo hace, asegúrese de que su base sea plana. De esa manera, es fácil pegar su TEC, lo que le permite obtener el gradiente de temperatura. A continuación, puede aislar el área donde instalará el TEC con la cinta aislante.

Luego, pon un poco de pasta térmica en el lado en blanco. Mientras lo hace, pegue el TEC con las letras hacia arriba. Con esto, verás que los cables forman pares (rojo y negro). Aparte del cable negro número 4 del TEC y el cable rojo número 8, suelde los demás cables.

En otras palabras, TEC 8 y 4 deben permanecer sueltos. Luego, puede completar el bucle soldando TEC 5 (cable negro) a TEC 1 (cable rojo).

Cuando complete el proceso aquí, coloque más cintas aislantes en los puntos de soldadura. De esa manera, los problemas de soldadura no tendrán contacto con otras superficies.

Paso 2:crea tu stand

En este paso, debe considerar la altura de su bandeja de aluminio, que es de 50 mm. Con eso en mente, agregue un espesor TEC de aproximadamente 5 mm. Entonces, la distancia entre el TEC y las llamas de las velas puede ser de 15 mm.

El cálculo es el siguiente:

• Vela + llama =30 mm
• Altura de la bandeja de aluminio + espesor TEC =(50 + 5) =55 mm
• Espacio entre TEC y llama =15 mm
• Altura completa del soporte =100 mm

Con eso en mente, asegúrese de que su placa de aluminio tenga aproximadamente 430 x 100 mm.

Paso 3:Cree soporte para su regulador de voltaje

Puede hacerlo cortando una tira de aluminio, y la dimensión puede ser de 30 x 250 mm. Luego, procede a doblar los bordes.

Por lo tanto, los bordes deben encajar perfectamente con los lados de la bandeja de aluminio. Luego, sostenga el soporte pegando tres corchos. Con esto, puede pegar su regulador de voltaje directamente en el corcho para aislarlo.

Paso 4:conecte los cables TEC al regulador de voltaje

Por lo general, el cable negro es negativo mientras que el rojo es alegre. Entonces, si mide el voltaje entre TEC 8 y 4, resultará un voltaje negativo. Por lo tanto, significa que hay una polaridad invertida debido a la forma en que soldó las almohadillas TEC inicialmente.

En consecuencia, debe realizar una conexión inversa de las almohadillas TEC al regulador de voltaje.

Además, dado que el TEC trabaja con diferencias de temperatura, utilice una placa de aluminio. Mientras estás en eso, dobla los bordes.

De esa manera, su TEC obtendrá más calor de las velas. Y su aluminio (160 x 120 mm) debe cubrir más allá de las placas TEC. Luego, pega el aluminio sobre el TEC con un poco de cola térmica y déjalo secar.

Paso 5:prueba

Agregue tantas velas según lo que su base pueda soportar. Luego, enciende las velas y arregla tu bandeja.

Luego, agregue un poco de agua y cubitos de hielo para enfriar el agua. Y el agua más fría se traduce en más energía. Con esto, notará una luz en el LED conectado a su regulador de voltaje. En consecuencia, el voltaje en la pantalla comenzará a aumentar.

Después de eso, puede esperar unos dos minutos para que la configuración se estabilice. Después de eso, presione el botón del regulador de voltaje. Como resultado, su filtro solo permitirá que pasen 5 V a través del regulador.

Conclusión

Es posible construir generadores termoeléctricos de bricolaje siempre que siga los pasos de este artículo. Además, construir este dispositivo de energía libre es un buen paso en la dirección correcta, especialmente si eres un defensor ecológico. Además, te ayuda a convertir la temperatura en electricidad con facilidad.

Entonces, ¿qué piensas sobre los TEG? ¿Necesita ayuda para configurar el dispositivo? Siéntase libre de comunicarse con nosotros. Estaremos encantados de ayudar.