Термоэлектрогенератор

Термоэлектрогенератор — это техническое устройство, предназначенное для прямого преобразования тепловой энергии в электричество посредством использования в его конструкции термоэлементов (термоэлектрических материалов).

Типы применяемых термоэлектрогенераторов

Топливные: Тепло от сжигания топлива (природный газ, нефть, уголь) и тепло от горения пиротехнических составов (шашек).
Радиоизотопные: Тепло от распада изотопов (распад не контролируется и работа определяется периодом полураспада).
Атомные: Тепло атомного реактора (уран-233, уран-235, плутоний, торий), как правило, здесь термоэлектрогенератор — вторая и третья ступень преобразования.
Солнечные: Тепло от солнечных коллекторов (зеркала, линзы, тепловые трубы).
Утилизационные: Тепло из любых источников, выделяющих сбросное тепло (выхлопные и печные газы и др).

Для термоэлектрогенераторов используются полупроводниковые термоэлектрические материалы, обеспечивающие наиболее высокий коэффициент преобразования тепла в электричество.Список веществ, имеющих термоэлектрические свойства, достаточно велик (тысячи сплавов и соединений), но лишь немногие из них позволяют в достаточной мере использоваться для преобразования тепловой энергии. Современная наука постоянно изыскивает новые и новые полупроводниковые композиции и прогресс в этой области обеспечивается не столько теорией, сколько практикой, ввиду сложности физических процессов, происходящих в термоэлектрических материалах.Определённо можно сказать, что на сегодняшний день не существует термоэлектрического материала, в полной мере удовлетворяющего промышленность своими свойствами, и главным инструментом в создании такого материала является эксперимент.

Важнейшими свойствами полупроводникового материала для термоэлектрогенераторов являются:

КПД: Желателен как можно более высокий КПД;
Технологичность: Возможность любых видов обработки;
Стоимость: Желательно отсутствие в составе редких элементов или их меньшее количество, достаточная сырьевая база (для расширения сфер ассимиляции и доступности);
Коэффициент термо-ЭДС: Желателен как можно более высокий коэффициент термо-ЭДС (для упрощения конструкции);
Токсичность: Желательно отсутствие или малое содержание токсичных элементов (например: свинец, висмут, теллур, селен) или их инертное состояние (в составе сплавов);
Рабочие температуры: Желателен как можно более широкий температурный диапазон для использования высокопотенциального тепла и, следовательно, увеличения преобразуемой тепловой мощности.

Пути развития и повышения КПД

Эффективный термоэлектрический материал: КПД преобразования, термо-ЭДС, пластичность, тонкоплёночное исполнение.
Эффективный и совместимый с теплообменником жидкометаллический теплоноситель.
Расширение использования высококачественной керамики в конструкции ТЭГ.
Унификация узлов, приспособленных для разных случаев применения.
Предельное повышение энергоплотности ТЭГов до уровня автомобильных и авиационных двигателей и выше.

Термоэлектрогенератор