warmte omzetten in elektriciteit:verschillende methoden

Er zijn verschillende manieren om warmte -energie om te zetten in elektrische energie. De meest voorkomende methoden zijn:

1. Thermo -elektrische generatoren (TEGS):

* principe: Het Seebeck -effect. Wanneer een temperatuurverschil bestaat over een kruising van twee ongelijke materialen, wordt een spanningsverschil gegenereerd.

* hoe het werkt: Tegs gebruiken halfgeleidermaterialen met verschillende temperatuurcoëfficiënten. Wanneer de ene kant van het materiaal wordt verwarmd en de andere kant wordt afgekoeld, stromen elektronen van de hete kant naar de koude kant, waardoor een elektrische stroom ontstaat.

* Toepassingen: Kleinschalige stroomopwekking (bijv. Afvalwarmtewinning), temperatuurdetectie.

* Beperkingen: Laag efficiëntie, beperkt vermogen.

2. Thermionische generatoren:

* principe: Elektronenemissie van een verwarmd metaaloppervlak.

* hoe het werkt: Een verwarmde metaalemitter geeft elektronen vrij die worden verzameld door een koelere metalen collector, waardoor een elektrische stroom ontstaat.

* Toepassingen: Hoge-temperatuurtoepassingen (bijv. Nucleaire reactoren, ruimtevaartuigen).

* Beperkingen: Hoge bedrijfstemperaturen, complex ontwerp.

3. Stirling -motoren:

* principe: Een gesloten cyclus, warmtemotor die een werkende vloeistof gebruikt om warmte over te dragen en mechanisch werk te produceren.

* hoe het werkt: De Stirling -motor maakt gebruik van de uitbreiding en samentrekking van een werkvloeistof (meestal lucht) om een ​​zuiger aan te drijven, die op zijn beurt mechanische energie genereert. Deze mechanische energie kan vervolgens worden gebruikt om een ​​generator van stroom te voorzien.

* Toepassingen: Kleinschalige stroomopwekking (bijv. Thermisch vermogen voor zonne-energie, herstel van afvalwarmte).

* Beperkingen: Complex ontwerp, lagere efficiëntie in vergelijking met andere motoren.

4. Rankine -cyclus:

* principe: Een dampstroomcyclus die een werkvloeistof (bijv. Water) gebruikt om warmte over te dragen en mechanisch werk te produceren.

* hoe het werkt: De werkende vloeistof wordt verwarmd en verdampt, breidt uit en bestuurt een turbine. De mechanische energie van de turbine wordt gebruikt om een ​​generator van stroom te voorzien.

* Toepassingen: Grootschalige stroomopwekking (bijv. Fossiele brandstofcentrales, kerncentrales).

* Beperkingen: Complex ontwerp, hoge kapitaalkosten.

5. Pyro -elektrisch effect:

* principe: Het genereren van elektrische polarisatie in bepaalde materialen wanneer ze worden verwarmd of gekoeld.

* hoe het werkt: Pyro -elektrische materialen ontwikkelen een spanningsverschil wanneer hun temperatuur verandert. Deze spanning kan worden benut om elektriciteit te genereren.

* Toepassingen: Sensoren, energieoogst.

* Beperkingen: Laag vermogen, beperkt temperatuurbereik.

De juiste methode kiezen:

De meest geschikte methode voor het omzetten van warmte in elektriciteit hangt af van de specifieke toepassing en factoren zoals temperatuurbereik, vermogensuitvoervereisten, efficiëntie en kosten.

Over het algemeen:

De conversie van warmte in elektriciteit is een actief onderzoeksgebied, met voortdurende inspanningen om de efficiëntie en kosteneffectiviteit van deze technologieën te verbeteren.