Cahaya Dari Energi Panas untuk Di Bawah $5: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Kami adalah dua mahasiswa desain industri di Belanda, dan ini adalah eksplorasi teknologi cepat sebagai bagian dari sub-kursus Teknologi untuk Desain Konsep. Sebagai seorang desainer industri, sangat berguna untuk dapat menganalisis teknologi secara metodis dan mendapatkan pemahaman yang lebih dalam untuk membuat keputusan yang dapat dibuktikan dengan baik untuk penerapan teknologi tertentu dalam konsep.

Dalam hal instruksi ini, kami tertarik untuk melihat seberapa efisien dan murahnya modul TEG, dan apakah modul tersebut merupakan pilihan yang layak untuk mengisi ulang aksesori luar ruangan seperti bank daya atau senter dengan, misalnya, api unggun. Berlawanan dengan daya baterai, energi panas dengan api adalah sesuatu yang dapat kita buat di mana saja di alam liar.

Aplikasi praktis

Kami sedang menyelidiki penggunaan TEG untuk pengisian baterai dan menyalakan lampu LED. Kami membayangkan penggunaan modul TEG untuk, misalnya, mengisi daya senter di api unggun sehingga dapat mandiri dari energi jaringan.

Investigasi kami berfokus pada solusi berbiaya rendah yang kami temukan di pengecer online China. Saat ini sulit untuk merekomendasikan modul TEG dalam aplikasi praktis karena mereka hanya memiliki output daya yang terlalu kecil. Meskipun ada modul TEG yang sangat efisien di pasaran saat ini, harganya tidak benar-benar menjadikannya pilihan untuk produk konsumen kecil seperti senter.

Langkah 1: Suku Cadang dan Alat

Bagian

-Modul Termoelektrik (TEG) 40x40mm (SP1848 27145 SA) https://www.banggood.com/40x40mm-Thermoelectric-Power-Generator-Peltier-Module-TEG-High-Temperature-150-Degree-p-1005052.html? rmmds=search&cur_warehouse=CN

-Tealights

-Papan tempat memotong roti

-LED merah

-Beberapa kabel

-Plaster heatsink/pasta termal

-bekas logam/heat sink (aluminium)

Peralatan

-Termometer dari beberapa macam

-Besi solder

-(multimeter digital

-Lebih Ringan

-Small Vise (atau benda lain yang memungkinkan Anda meletakkan tealight di bawahnya)

Langkah 2: Prinsip Kerja & Hipotesis

Bagaimana cara kerjanya?

Secara sederhana, TEG (generator termoelektrik) mengubah panas menjadi output listrik. Satu sisi harus dipanaskan dan sisi lainnya harus didinginkan (dalam kasus kami sisi dengan teks harus didinginkan). Perbedaan suhu di sisi atas dan bawah akan menyebabkan elektron di kedua pelat memiliki tingkat energi yang berbeda (perbedaan potensial), yang pada gilirannya menciptakan arus listrik. Fenomena ini dijelaskan oleh efek Seebeck. Ini juga berarti bahwa ketika suhu di kedua sisi menjadi sama, tidak akan ada arus listrik.

Seperti disebutkan generator termoelektrik telah dipilih untuk mengeksplorasi. Kami menggunakan tipe SP1848-27145 dengan biaya di bawah tiga euro per unit (termasuk pengiriman). Kami menyadari bahwa ada solusi yang lebih mahal dan efisien di pasar, tetapi kami tertarik dengan potensi TEG 'murah' ini.

Hipotesa

Situs web yang menjual modul TEG memiliki klaim yang berani untuk efisiensi konversi energi listrik. Kami akan mengambil jalan memutar kecil nanti untuk mengeksplorasi klaim ini.

Langkah 3: Persiapan dan Perakitan

Langkah 1: Heatsink sederhana dibuat dengan menggunakan bagian aluminium bekas yang ditemukan di bengkel, ini dipasang ke modul TEG dengan menggunakan pasta termal. Namun, logam lain seperti tembaga, kuningan, atau kekacauan juga akan cukup berfungsi untuk pengaturan ini.

Langkah 2: Langkah selanjutnya adalah menyolder kabel negatif TEG pertama ke kabel positif TEG kedua, ini memastikan bahwa arus listrik akan seri (artinya output dari kedua TEG akan ditambahkan). Dengan pengaturan kami, kami hanya tersedia untuk menghasilkan sekitar 1,1 volt per TEG. Ini berarti bahwa untuk mencapai 1,8 volt yang dibutuhkan untuk menyalakan LED merah, TEG kedua ditambahkan.

Langkah 3: Hubungkan kabel merah (positif) dari TEG pertama dan kabel hitam (negatif) dari TEG kedua ke papan tempat memotong roti di tempatnya masing-masing.

Langkah 4: Tempatkan LED merah di papan tempat memotong roti (ingat: kaki yang lebih panjang adalah sisi positifnya).

Langkah 5: Langkah terakhir sederhana*, nyalakan lilin dan letakkan modul TEG di atas api. Anda ingin menggunakan sesuatu yang kokoh untuk meletakkan TEG di atasnya. Ini menjauhkan mereka dari kontak langsung dengan nyala api, dalam hal ini catok digunakan.

Karena ini adalah pengujian sederhana, kami tidak menghabiskan banyak waktu untuk membuat penutup atau pendinginan yang tepat. Untuk memastikan hasil yang konsisten, kami telah memastikan TEG diposisikan pada jarak yang sama dari tealight untuk pengujian.

*Saat mencoba mengulangi percobaan, disarankan untuk menempatkan TEG dengan heatsink di lemari es atau freezer untuk mendinginkannya. Pastikan untuk mengeluarkannya dari papan tempat memotong roti sebelum melakukannya.

Langkah 4: Pengaturan

Pengujian awal

Tes awal kami cepat dan kotor. Kami menempatkan modul TEG di atas lampu teh dan mendinginkan 'ujung dingin' TEG menggunakan penutup aluminium dari lampu teh dan es batu. Termometer kami (kiri) ditempatkan di penjepit kecil (kanan atas) untuk mengukur suhu bagian atas TEG.

Iterasi untuk tes akhir

Untuk pengujian terakhir kami, kami membuat beberapa perubahan pada pengaturan untuk memastikan hasil yang lebih andal. Pertama kami mengubah air es dingin untuk pendinginan pasif dengan menggunakan balok aluminium yang lebih besar, ini mencerminkan potensi implementasi lebih dekat. Juga TEG kedua ditambahkan untuk mencapai hasil yang diinginkan, yaitu menyalakan LED merah.

Langkah 5: Hasil

Menggunakan pengaturan yang dijelaskan akan menyalakan LED merah!

Seberapa kuat satu TEG?

Pabrikan mengklaim bahwa TEG dapat menghasilkan tegangan rangkaian terbuka hingga 4,8V pada arus 669mA ketika mengalami perbedaan suhu 100 derajat. Dengan menggunakan rumus daya P = I * V, dihitung kira-kira sebesar 3,2 watt.

Kami berangkat untuk melihat seberapa dekat kami bisa sampai pada klaim ini. Mengukur sekitar 250 derajat celsius di bagian bawah TEG dan mendekati 100 derajat di ujung atas, eksperimen menunjukkan perbedaan yang cukup besar dibandingkan dengan klaim pabrikan. Tegangan stagnan di sekitar 0,9 volt dan 150 mA, yang setara dengan 0,135 watt.

Langkah 6: Diskusi

Eksperimen kami memberi kami kesan yang baik tentang potensi TEG ini, karena kami dapat dengan adil mengatakan bahwa outputnya layak untuk sedikit kesenangan dan eksperimen, tetapi fisika yang terlibat untuk mendinginkan sistem ini dengan benar dan menghasilkan sumber energi yang stabil adalah jauh dari layak untuk implementasi dunia nyata, jika dibandingkan dengan kemungkinan solusi off-grid lainnya seperti tenaga surya.

Pasti ada tempat untuk TEG, dan gagasan menggunakan api unggun untuk menyalakan senter tampaknya dapat dicapai; kita hanya sangat terbatas karena hukum termodinamika. Karena perbedaan suhu perlu dicapai, satu sisi TEG membutuhkan pendinginan (aktif) dan sisi lainnya membutuhkan sumber panas yang konstan. Yang terakhir ini tidak menjadi masalah dalam kasus api unggun, namun pendinginan harus sangat efisien sehingga solusi pendinginan aktif akan dibutuhkan dan ini sulit dicapai. Ketika mempertimbangkan volume yang dibutuhkan untuk membuat solusi ini bekerja, dibandingkan dengan teknologi baterai yang ada, jauh lebih logis untuk memilih baterai untuk menyalakan lampu.

Perbaikan

Untuk eksperimen selanjutnya, disarankan untuk membeli heatsink yang tepat (misalnya dari komputer yang rusak) dan menerapkannya pada sisi panas dan dingin TEG. Hal ini memungkinkan panas untuk didistribusikan dengan lebih baik dan akan membuat limbah panas di sisi dingin lebih mudah hilang daripada balok aluminium padat.

Aplikasi masa depan teknologi ini Saat ini TEG terutama ditemukan dalam produk teknis (ramah lingkungan) sebagai sarana untuk memanfaatkan limbah panas untuk energi. Di masa depan teknologi ini memiliki potensi untuk lebih banyak lagi. Salah satu arah yang menarik untuk desain produk pencahayaan adalah produk yang dapat dikenakan. Memanfaatkan panas tubuh dapat menyebabkan lampu bebas baterai yang mudah dipasang di pakaian atau di tubuh. Teknologi ini juga dapat diterapkan pada sensor self-powering untuk memungkinkan produk pemantauan kebugaran dalam paket yang lebih serbaguna daripada sebelumnya. (Termoelektrik Terbukti, 2016).

Langkah 7: Kesimpulan

Kesimpulannya, meskipun teknologinya menjanjikan, sistem ini membutuhkan pendinginan aktif dan sumber panas konstan untuk memastikan aliran muatan listrik yang merata (dalam kasus kami, cahaya berkelanjutan). Sementara pengaturan kami memungkinkan pendinginan cepat heatsink menggunakan lemari es, percobaan ini akan cukup sulit untuk direproduksi tanpa listrik eksternal; lampu akan mati pada saat sisi positif dan negatif mencapai suhu yang sama. Meskipun teknologinya tidak terlalu dapat diterapkan saat ini, menarik untuk melihat ke mana ia akan pergi mengingat arus konstan teknologi dan material baru dan inovatif.