Generator prądu z ogniwa Peltiera
Zbuduj własny, miniaturowy generator termoelektryczny, wykorzystujący różnicę temperatur do produkcji energii elektrycznej. Praktyczny eksperyment demonstrujący zjawisko Seebecka, idealny do zasilania małych diod LED lub demonstracji edukacyjnych.
Zjawisko Seebecka w Praktyce
Zasada działania naszego generatora opiera się na zjawisku termoelektrycznym Seebecka. Ogniwo Peltiera, standardowo używane do chłodzenia po przyłożeniu napięcia, może działać w odwrotnym kierunku: generować napięcie, gdy na jego okładkach występuje różnica temperatur.
Jedna strona modułu musi być intensywnie podgrzewana (np. płomieniem świecy), podczas gdy druga wymaga skutecznego chłodzenia (radiator). Im większy gradient temperatury (ΔT), tym wyższe napięcie uzyskamy na zaciskach ogniwa.
Ryc. 1: Gradient temperatur wymuszający przepływ elektronów w strukturze półprzewodnikowej modułu TEG.
inventory_2Lista materiałów
Części
- check_circleOgniwo Peltiera (np. TEC1-12706)Główny element termoelektryczny
- check_circleRadiator aluminiowyDo odprowadzania ciepła ze strony zimnej
- check_circleMały wentylator (opcjonalnie)Dla zwiększenia wydajności chłodzenia
- check_circlePasta termoprzewodzącaKluczowa dla dobrego transferu ciepła
- check_circleKable połączeniowe i dioda LEDDo zademonstrowania wytworzonego prądu
Narzędzia
- hardwareLutownica i cynaDo trwałego połączenia przewodów
- buildŚrubokrętDo montażu radiatora (jeśli wymaga)
- drive_imageMultimetrDo pomiaru generowanego napięcia
- cleaning_servicesAlkohol izopropylowyDo odtłuszczenia powierzchni ogniwa
Bezpieczeństwo i Higiena Pracy (BHP)
Podczas eksperymentu używane będzie otwarte źródło ciepła oraz lutownica (wysoka temperatura). Zwróć szczególną uwagę na ryzyko oparzeń. Pracuj na ognioodpornym podłożu w dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Nigdy nie pozostawiaj działającego układu bez nadzoru, zwłaszcza jeśli strona zimna (radiator) zacznie się nadmiernie nagrzewać.
format_list_numberedInstrukcja krok po kroku
Przygotowanie powierzchni i pasta
Oczyść dokładnie obie strony ogniwa Peltiera oraz spód radiatora za pomocą alkoholu izopropylowego i ręcznika papierowego. Gdy powierzchnie wyschną, nałóż cienką, równomierną warstwę pasty termoprzewodzącej na stronę ogniwa, do której przylegać będzie radiator (strona zimna - zazwyczaj z nadrukiem).
Montaż układu i lutowanie
Przytwierdź radiator do posmarowanej strony ogniwa (możesz użyć opasek zaciskowych lub specjalnej ramki, jeśli posiadasz). Następnie przylutuj przewody modułu Peltiera (czerwony i czarny) bezpośrednio do nóżek diody LED. Upewnij się, że zachowujesz polaryzację, choć w tym eksperymencie zmiana kierunku przepływu ciepła po prostu odwróci biegunowość napięcia.
Test i generacja energii
Umieść układ na stabilnym, żaroodpornym podłożu. Stronę gorącą (bez radiatora) umieść nad niewielkim źródłem ciepła - na początek wystarczy świeca typu tealight. Obserwuj miernik napięcia (jeśli podłączony) lub podłączoną diodę. W miarę wzrostu różnicy temperatur między stronami ogniwa, dioda zacznie świecić, dowodząc przepływu prądu wytworzonego z ciepła!
Wideo z realizacji
Społeczność Lab
Użyłem radiatora od starego procesora z wentylatorem 5V. Różnica temperatur była na tyle duża, że zasiliłem małe radio!
Super poradnik do szkoły. Syn dostał 6 z fizyki za ten projekt. Uważajcie tylko na palce przy lutowaniu :)