$ 5 से कम के लिए हीट एनर्जी से प्रकाश: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

हम नीदरलैंड में दो औद्योगिक डिजाइन छात्र हैं, और यह अवधारणा डिजाइन उप-पाठ्यक्रम के लिए प्रौद्योगिकी के एक भाग के रूप में एक त्वरित प्रौद्योगिकी अन्वेषण है। एक औद्योगिक डिजाइनर के रूप में, तकनीकों का विधिवत विश्लेषण करने और अवधारणाओं में विशिष्ट प्रौद्योगिकियों के कार्यान्वयन के लिए एक अच्छी तरह से प्रमाणित निर्णय लेने के लिए उनकी गहरी समझ हासिल करने में सक्षम होना उपयोगी है।

इस निर्देश के मामले में, हम यह देखने में रुचि रखते हैं कि टीईजी मॉड्यूल कितने कुशल और कम लागत वाले हो सकते हैं, और यदि वे बाहरी सामान जैसे पावर बैंक या फ्लैशलाइट को रिचार्ज करने के लिए एक व्यवहार्य विकल्प हैं, उदाहरण के लिए, एक कैम्प फायर। बैटरी पावर के विपरीत, आग से ऊष्मा ऊर्जा एक ऐसी चीज है जिसे हम जंगल में कहीं भी बना सकते हैं।

व्यावहारिक अनुप्रयोग

हम बैटरी चार्ज करने और एलईडी लाइटों को पावर देने के लिए टीईजी के उपयोग की जांच कर रहे थे। हम टीईजी मॉड्यूल के उपयोग की कल्पना करते हैं, उदाहरण के लिए, कैम्प फायर पर एक टॉर्च चार्ज करना ताकि यह ग्रिड ऊर्जा से स्वतंत्र हो सके।

हमारी जांच चीनी ऑनलाइन खुदरा विक्रेताओं पर मिले कम लागत वाले समाधानों पर केंद्रित है। फिलहाल ऐसे व्यावहारिक अनुप्रयोग में टीईजी मॉड्यूल की सिफारिश करना मुश्किल है क्योंकि उनके पास बहुत कम बिजली उत्पादन होता है। यद्यपि आज बाजार में अत्यधिक कुशल टीईजी मॉड्यूल हैं, उनकी कीमत वास्तव में उन्हें फ्लैशलाइट जैसे छोटे उपभोक्ता उत्पादों के लिए एक विकल्प नहीं बनाती है।

चरण 1: पुर्जे और उपकरण

पार्ट्स

-थर्मोइलेक्ट्रिक मॉड्यूल (TEG) 40x40mm (SP1848 27145 SA) https://www.banggood.com/40x40mm-Thermoelectric-Power-Generator-Peltier-Module-TEG-high-Temperature-150-Degree-p-1005052.html? rmds=खोज&cur_warehouse=CN

-बहुत साधारण

-ब्रेड बोर्ड

-लाल एलईडी

-कुछ तार

-हीट्सिंक प्लास्टर / थर्मल पेस्ट

स्क्रैप धातु / गर्मी सिंक (एल्यूमीनियम)

उपकरण

-किसी प्रकार का थर्मामीटर

-सोल्डरिंग आयरन

-(डिज़िटल मल्टीमीटर

-लाइटर

-स्मॉल वाइस (या अन्य वस्तु जो आपको इसके नीचे चैती लगाने की अनुमति देती है)

चरण 2: कार्य सिद्धांत और परिकल्पना

यह कैसे काम करता है?

सीधे शब्दों में कहें, एक टीईजी (थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर) गर्मी को विद्युत उत्पादन में परिवर्तित करता है। एक साइड को गर्म करना है और दूसरी तरफ को ठंडा करना है (हमारे मामले में टेक्स्ट के साथ साइड को ठंडा करना है)। ऊपर और नीचे की तरफ तापमान अंतर दोनों प्लेटों में इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा के विभिन्न स्तरों (एक संभावित अंतर) का कारण बनता है, जो बदले में विद्युत प्रवाह बनाता है। इस घटना का वर्णन सीबेक प्रभाव द्वारा किया गया है। इसका मतलब यह भी है कि जब दोनों तरफ का तापमान बराबर हो जाएगा, तो विद्युत प्रवाह नहीं होगा।

जैसा कि उल्लेख किया गया है थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर का पता लगाने के लिए चुना गया है। हम एक SP1848-27145 प्रकार का उपयोग कर रहे हैं जिसकी लागत तीन यूरो प्रति यूनिट (शिपिंग सहित) से कम है। हम जानते हैं कि बाजार में अधिक महंगे और कुशल समाधान हैं, लेकिन हम इन 'सस्ते' टीईजी की क्षमता में रुचि रखते थे।

परिकल्पना

टीईजी मॉड्यूल बेचने वाली वेबसाइट ने विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करने की दक्षता के लिए बोल्ड दावों की तरह महसूस किया था। इन दावों की पड़ताल करने के बाद हम बाद में एक छोटा सा चक्कर लगाएंगे।

चरण 3: तैयारी और विधानसभा

चरण 1: कार्यशाला में पाए गए स्क्रैप एल्यूमीनियम भागों का उपयोग करके एक साधारण हीटसिंक बनाया गया था, इन्हें थर्मल पेस्ट का उपयोग करके टीईजी मॉड्यूल से जोड़ा गया था। हालाँकि, अन्य धातुएँ जैसे तांबा, पीतल, या मेसिंग भी इस सेटअप के लिए पर्याप्त रूप से काम करेंगे।

चरण 2: अगले चरण में पहले टीईजी के नकारात्मक लीड को दूसरे टीईजी के सकारात्मक लीड में मिलाप करना शामिल है, यह सुनिश्चित करता है कि विद्युत प्रवाह श्रृंखला में होगा (जिसका अर्थ है कि दो टीईजी के आउटपुट को जोड़ा जाएगा)। हमारे सेटअप के साथ, हम केवल 1.1 वोल्ट प्रति टीईजी उत्पन्न करने के लिए उपलब्ध थे। इसका मतलब है कि लाल एलईडी को जलाने के लिए आवश्यक 1.8 वोल्ट तक पहुंचने के लिए, एक दूसरा टीईजी जोड़ा गया था।

चरण 3: पहले टीईजी के लाल (धनात्मक) तार और दूसरे टीईजी के काले (नकारात्मक) तार को उसके संबंधित स्थानों पर ब्रेडबोर्ड से कनेक्ट करें।

चरण 4: ब्रेडबोर्ड पर एक लाल एलईडी लगाएं (याद रखें: लंबा पैर सकारात्मक पक्ष है)।

चरण 5: अंतिम चरण सरल है*, मोमबत्तियों को जलाएं और टीईजी मॉड्यूल को लौ के ऊपर रखें। आप टीईजी को शीर्ष पर रखने के लिए कुछ मजबूत उपयोग करना चाहते हैं। यह उन्हें लौ के सीधे संपर्क से दूर रखता है, इस मामले में एक वाइस का इस्तेमाल किया गया था।

चूंकि यह एक साधारण परीक्षण है, इसलिए हमने उचित बाड़े बनाने या ठंडा करने में अधिक समय नहीं लगाया है। लगातार परिणाम सुनिश्चित करने के लिए, हमने सुनिश्चित किया है कि टीईजी परीक्षण के लिए टीलाइट से समान दूरी पर स्थित था।

* प्रयोग को दोहराने की कोशिश करते समय, यह सलाह दी जाती है कि टीईजी को ठंडा करने के लिए फ्रिज या फ्रीजर में हीटसिंक के साथ रखें। ऐसा करने से पहले उन्हें ब्रेडबोर्ड से निकालना सुनिश्चित करें।

चरण 4: सेटअप

प्रारंभिक परीक्षण

हमारा प्रारंभिक परीक्षण त्वरित और गंदा था। हमने टीईजी मॉड्यूल को एक टी लाइट के ऊपर रखा और टीईजी के 'कोल्ड एंड' को टी लाइट के एल्युमिनियम एनक्लोजर और एक आइस क्यूब का उपयोग करके ठंडा किया। हमारे थर्मामीटर (बाएं) को टीईजी के शीर्ष के तापमान को मापने के लिए एक छोटे से क्लैंप (ऊपर दाएं) में रखा गया था।

अंतिम परीक्षण के लिए पुनरावृत्तियों

हमारे अंतिम परीक्षण के लिए, हमने अधिक विश्वसनीय परिणाम सुनिश्चित करने के लिए सेटअप में कई बदलाव किए हैं। सबसे पहले हमने एल्यूमीनियम के एक बड़े ब्लॉक का उपयोग करके एक निष्क्रिय शीतलन के लिए बर्फ के ठंडे पानी को बदल दिया, यह संभावित कार्यान्वयन को और अधिक बारीकी से दर्शाता है। वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए एक दूसरा टीईजी भी जोड़ा गया था, जो कि लाल एलईडी को प्रकाश में लाना था।

चरण 5: परिणाम

वर्णित सेटअप का उपयोग करने से लाल एलईडी जलेगी!

एक टीईजी कितना शक्तिशाली है?

निर्माता का दावा है कि टीईजी १०० डिग्री तापमान अंतर के अधीन होने पर ६६९mA के वर्तमान में ४.८V तक का एक ओपन सर्किट वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है। शक्ति सूत्र P = I * V का उपयोग करके, यह गणना की जाती है कि यह लगभग 3.2 वाट होगा।

हम यह देखने के लिए निकल पड़े कि हम इन दावों के कितने करीब आ सकते हैं। टीईजी के निचले हिस्से में लगभग 250 डिग्री सेल्सियस और ऊपरी सिरे पर 100 डिग्री के करीब मापने पर, प्रयोग निर्माता के दावों की तुलना में काफी अंतर दिखाता है। वोल्टेज 0.9 वोल्ट और 150 एमए के आसपास स्थिर रहता है, जो 0.135 वाट के बराबर है।

चरण 6: चर्चा

हमारा प्रयोग हमें इन टीईजी की क्षमता का एक अच्छा प्रभाव देता है, जैसा कि हम स्पष्ट रूप से कह सकते हैं कि उनका उत्पादन थोड़ा मज़ेदार और प्रयोग के लिए अच्छा है, लेकिन इन प्रणालियों को ठीक से ठंडा करने और ऊर्जा का एक स्थिर स्रोत उत्पन्न करने के लिए शामिल भौतिकी है सौर ऊर्जा जैसे अन्य संभावित ऑफ-ग्रिड समाधानों की तुलना में वास्तविक दुनिया के कार्यान्वयन के लिए संभव नहीं है।

टीईजी के लिए निश्चित रूप से एक जगह है, और एक टॉर्च को बिजली देने के लिए कैम्प फायर का उपयोग करने का विचार प्राप्त करने योग्य लगता है; हम ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों के कारण केवल गंभीर रूप से सीमित हैं। क्योंकि एक तापमान अंतर को प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, TEG के एक पक्ष को (सक्रिय) शीतलन की आवश्यकता होती है और दूसरे को एक निरंतर ताप स्रोत की आवश्यकता होती है। कैम्प फायर के मामले में उत्तरार्द्ध कोई मुद्दा नहीं है, हालांकि शीतलन को इतना कुशल होना चाहिए कि एक सक्रिय शीतलन समाधान की आवश्यकता होगी और इसे प्राप्त करना मुश्किल है। मौजूदा बैटरी तकनीक की तुलना में इन समाधानों को काम करने के लिए आवश्यक मात्रा पर विचार करते समय, बैटरी को बिजली की रोशनी में चुनना कहीं अधिक तार्किक है।

सुधार

भविष्य के प्रयोगों के लिए, यह सलाह दी जाएगी कि उचित हीट सिंक (उदाहरण के लिए टूटे हुए कंप्यूटर से) प्राप्त करें और उन्हें TEG के गर्म और ठंडे दोनों पक्षों पर लागू करें। यह गर्मी को अधिक ठीक से वितरित करने की अनुमति देता है और एल्यूमीनियम के ठोस ब्लॉक की तुलना में ठंडी तरफ अपशिष्ट गर्मी को आसान बना देगा

इस तकनीक के भविष्य के अनुप्रयोग फिलहाल टीईजी मुख्य रूप से (पर्यावरण के अनुकूल) तकनीकी उत्पादों में ऊर्जा के लिए अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करने के साधन के रूप में पाए जाते हैं। भविष्य में इस तकनीक में और भी बहुत कुछ करने की क्षमता है। प्रकाश उत्पादों के डिजाइन के लिए एक दिलचस्प दिशा पहनने योग्य वस्तुओं की है। शरीर की गर्मी का उपयोग करने से बैटरी-मुक्त रोशनी हो सकती है जिसे कपड़ों या शरीर पर आसानी से लगाया जा सकता है। इस तकनीक को पहले से कहीं अधिक बहुमुखी पैकेजों में फिटनेस निगरानी उत्पादों की अनुमति देने के लिए स्वयं शक्ति सेंसर में भी लागू किया जा सकता है। (एविडेंट थर्मोइलेक्ट्रिक्स, 2016)।

चरण 7: निष्कर्ष

अंत में, जैसा कि प्रौद्योगिकी के रूप में आशाजनक लगता है, सिस्टम को एक सक्रिय शीतलन और एक निरंतर ताप स्रोत की आवश्यकता होती है ताकि विद्युत आवेश के एक समान प्रवाह (हमारे मामले में, निरंतर प्रकाश) का बीमा किया जा सके। जबकि हमारे सेटअप ने फ्रिज का उपयोग करके हीटसिंक को तेजी से ठंडा करने की अनुमति दी, यह प्रयोग बिना किसी बाहरी बिजली के पुन: उत्पन्न करना काफी कठिन होता; जब तक सकारात्मक और नकारात्मक पक्ष समान तापमान तक नहीं पहुंच जाते, तब तक प्रकाश मर चुका होता। जबकि तकनीक इस समय बहुत लागू नहीं है, यह देखना दिलचस्प है कि नई और नवीन तकनीकों और सामग्रियों की निरंतर धारा को देखते हुए यह कहाँ जाएगा।