電能 TEG 的熱電發生器
該材料講述了熱電發電機的工作原理及其應用領域。
現在絕大部分的電力是由火力發電廠生產的。通過燃燒化石燃料，發電機的渦輪機通過中間熱載體（過熱蒸汽）在電站啟動。能源生產鏈複雜、危險且昂貴。但它允許您創建強大的單元來高效地產生電能（效率）。
有沒有更容易將熱能轉化為電能的替代方案？物理學說是的。技術說，“還沒有。”關於誰是對的，將熱能轉化為能量的困難是什麼，本文的材料。自 1821 年以來，人們就知道了將熱能直接轉換為電流的方法，當時發現了熱電現象，即今天所稱的塞別科夫效應。
當兩種不同金屬的接觸被加熱時，導線末端會產生電位差，當它們閉合時，電流開始流過電路。物理學家很快意識到，電流的大小直接取決於材料的類型、金屬冷熱端的溫差、金屬的熱導率和電阻。大的溫差和高導熱性會增加電流，而高導熱性會削弱效果。
在長期嘗試使用金屬（包括貴金屬）製造熱電發電機 (TEG) 之後，這個想法被放棄了。金屬具有低電阻，這使得可以將空間冷端和熱端分開，但高導熱性以及相應的來自外部的熱流會降低元件的效率。由金屬製成的 TEG 元件的最終效率不超過 1-2%。很長一段時間人們都忘記了這種影響，異種金屬的連接點僅用於測量技術。這些是用於測量溫度的熟悉的熱電偶。
今天，第一台發電機的後代服務於地質學家、遊客和偏遠地區的居民。這種發電機的功率很小——從 2 到 20 瓦。更強大的（從 25 到 500 W）發電機安裝在主要的天然氣管道上，為工具提供動力或對管道進行陰極保護。 1千瓦或以上的發電機為氣象站設備供電，但需要高溫熱源：例如燃氣。
關於將放射性衰變的熱量直接轉化為電能的奇異發電機，範圍太窄且信息太敏感，就不多說了。只知道太空中的個別衛星都裝有這樣的裝置，為設備持續供電。
作為現代產品的一個例子，考慮 B25-12 型熱發生器的參數……它的輸出電功率在 12V 電壓下為 25W。熱區工作溫度不超過400度，重量可達8.5公斤，售價約15000盧布。這種發電機（通常至少 2 台）與燃氣鍋爐一起用於空間加熱。
根據相同的原理，更強大的 TEG 模型具有 200 瓦的功率。與供暖小屋的燃氣鍋爐一起，它們不僅為鍋爐和水循環泵的自動化提供電力，還為家用電器和照明提供電力。
儘管 TEG 簡單可靠（無活動部件），但尚未得到廣泛採用。其原因是效率極低，即使使用半導體材料也不超過 5-7%。開發此類發電機的公司會小批量生產它們以供訂購。缺乏大眾需求導致產品價格居高不下。
這種情況可能會隨著熱轉換器新材料的出現而改變……但到目前為止，科學還沒有什麼值得吹噓的：最好的 TEG 樣品還沒有設法通過 20% 的效率因子。在這種情況下，宣稱有效率超過 90% 的 TEG 手冊看起來有些滑稽。也許是時候讓科學家向熱心的營銷人員學習了？