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Jun 18, 2023

열전 기술은 미국에서 등장

근본적으로 다른 두 가지 열전 에너지 수확기가 미국에서 등장했습니다.

이번 주 미국에서는 근본적으로 다른 두 가지 열전 에너지 수확기가 등장했습니다.

하나는 Penn State University의 열음향 개념 증명이고, 다른 하나는 Nextreme 생산 Seebeck 생성기의 최신 버전입니다.

열음향 장치는 개발도상국의 요리용 불에서 팬을 구동하기에 충분한 전기를 얻으려는 시도입니다.

배출을 줄이면서 화재의 효율성을 높이는 팬이 요리 연기로 인해 연간 190만 명의 목숨을 앗아간다고 UN은 추산합니다.

신뢰성이 핵심이므로 Paul Montgomery 연구원은 마모될 움직이는 부품이 거의 없거나 전혀 없어야 한다고 결정하여 음향 변환을 선택했으며 Penn State는 음향 열역학으로 유명합니다.

공기의 진동 기둥을 생성하는 열 음향 발진기와 전기 변환기로의 진동, 즉 시연자에서 반대로 작동하는 확성기의 두 부분으로 구성됩니다.

발진기는 한쪽 끝이 닫혀 있고 열린 끝 바로 안쪽에 열 전달 물질이 있는 튜브입니다.

올바른 치수, 조건 및 열교환기 방향을 사용합니다. 공기의 작은 부분이 가열되고, 그 팽창으로 인해 공기가 챔버의 차가운 부분으로 이동합니다. 여기에서는 차가워지고 수축하여 뜨거운 부분으로 다시 끌려갑니다.

이 주기는 탄성 공기 기둥의 바운스와 튜브 길이에 따라 결정되는 빈도로 반복됩니다.

이 효과는 빅토리아 시대 과학자 레일리 경(Lord Rayleigh)이 압축 중에 음파에 열이 추가되고 팽창 중에 열이 제거되면 음파의 진폭이 커진다는 사실을 인식한 이래로 100년 동안 알려져 왔습니다.

Montgomery는 "매우 첨단 기술의 열 음향 발전기가 우주 응용 분야를 위해 제작되었으며 가압 헬륨 가스와 매우 값비싼 선형 교류 발전기를 사용했습니다."라고 말했습니다. "쿡스토브 애플리케이션을 위해 우리는 훨씬 간단한 프로토타입을 시도했습니다."

그는 판금으로 접힌 직사각형 덕트에서 대기를 사용합니다.

열은 덕트를 따라 구멍이 있는 세라믹 벌집 모양을 통해 가스로 전달됩니다.

"세라믹은 실제로 자동차 배기 시스템에 사용되는 촉매 변환기의 기판으로 대량 생산되는 재료입니다"라고 Penn State 교수 Steven Garrett이 Electronics Weekly에 말했습니다. "세라믹이 촉매(보통 백금)로 코팅되기 전까지는 가격이 상당히 저렴해서 바비큐에서 내화벽돌로 사용됩니다."

세라믹의 한쪽 끝은 검게 변해 난로에 있는 공진기의 뜨거운 끝에서 나오는 전자기 복사에 의해 20W의 열을 흡수합니다.

다른 하나는 냉각을 위해 외부 컴퓨터 스타일 방열판에 부착됩니다. 시연자는 25mW를 생산하지만 Montgomery는 완제품이 4~8kW 스토브에서 10W를 생산하고 비용은 25달러일 것이라고 추정합니다.

“비교적 비효율적인 열기관이라 할지라도 적은 양의 폐열로부터 팬에 전력을 공급하기에 충분한 전력을 생산할 수 있으며, 밤에 조명을 제공할 수 있는 휴대폰이나 배터리를 충전할 수 있는 충분한 여유 용량을 가질 수도 있습니다.”라고 그는 말했습니다.

연구 결과는 미국 물리학 연구소(American Institute of Physics)가 주관한 제2회 범미/이베리아 음향학 회의에서 발표되었으며 몽고메리는 배경 문서를 작성했습니다.

반도체 Peltier/Seebeck 장치 제조업체인 Nextreme의 또 다른 개발은 전력 및 온도 차이 규모의 최저 수준을 목표로 합니다.

eTEG HV37은 10K 온도 차이에서 170mV 개방 회로를 생성하는 '고전압' 장치로, 이 시점에서 올바른 로딩으로 1mW를 전달할 수 있습니다.

50K 차이에서 24mW 또는 850mV의 개방 회로 전압을 제공할 수 있습니다.

크기는 6mm2, 높이 0.6mm이며 HV56과 HV14라는 두 개의 다른 발전기를 결합합니다.

Nextreme의 엔지니어링 담당 부사장인 Dave Koester는 "분산 센서와 센서 네트워크의 배포로 인해 재생 가능하고 자율적인 전원에 대한 관심이 높아졌습니다."라고 말했습니다. "폐열의 사용은 µW-mW 정도의 전력이 필요한 많은 응용 분야에서 매력적인 에너지원입니다."