1. Hoy en día, el medio ambiente se está deteriorando y la energía es cada vez más escasa. Los investigadores han estado buscando aplicaciones de energía limpia, ecológica y libre de contaminación. Entre ellas, la energía solar, la energía eólica y la energía mareomotriz son conocidas por todos. Además, en algunas novelas de ciencia ficción también se imagina la vida futura de las personas y, en mayor o menor medida, se menciona la energía, y una vez que la diferencia de temperatura no es baja, la frecuencia de generación de energía es alta. Por ejemplo, en un cuento de Zheng Yuanjie, aparece un dispositivo parecido a un caparazón de tortuga que la gente lleva a la espalda y que utiliza el calor generado por el cuerpo humano para generar electricidad para el uso diario. El único inconveniente de este dispositivo es su aspecto feo, pero la electricidad generada es suficiente para que todo el mundo pueda llevar este «caparazón de tortuga». Aunque Zheng Yuanjie lo utilizaba para satirizar fenómenos sociales, en principio, este dispositivo es posible. Aunque no hay suficientes productos en la vida real, algunos investigadores han fabricado productos modelo en condiciones experimentales. La realización de la generación de energía termoeléctrica comenzó ya en la década de 1940. La eficiencia inicial de conversión del material termoeléctrico era baja, el coste era elevado y la vida útil era corta. Se ha limitado a los campos militar y aeroespacial, y no se ha desarrollado rápidamente en el ámbito civil hasta hace poco. Nuevo punto caliente.
2. El principio de la generación de energía por diferencia de temperatura se basa en que, dado que la temperatura de la superficie del cuerpo humano es ligeramente superior a la temperatura ambiente diaria, esta diferencia de temperatura puede convertirse directamente en energía eléctrica con materiales especiales sensibles a la diferencia de temperatura. El uso de la diferencia de temperatura no es solo este, sino que también se puede utilizar la expansión y contracción térmica de la cámara de aire para tensar el resorte mediante un diseño mecánico, o se puede calentar el medio para que se evapore e impulse las palas del generador, pero en teoría esto no se convierte directamente en energía eléctrica. La eficiencia es alta. La generación de energía termoeléctrica es una tecnología de generación de energía desarrollada a partir del efecto Seebeck de los materiales termoeléctricos. Utiliza dos tipos diferentes de materiales termoeléctricos semiconductores, el tipo P y el tipo N (el tipo P es un material rico en huecos y el tipo N es un material rico en electrones). Un extremo se conecta para formar una unión PN, como se muestra en la figura 1a, se coloca en un estado de alta temperatura y el otro extremo se coloca en una temperatura baja, y debe haber una cierta diferencia de temperatura entre los dos extremos. Debido a la excitación térmica, la concentración de huecos (electrones) en el extremo de alta temperatura del material de tipo P(N) es mayor que en el extremo de baja temperatura, por lo que, bajo el impulso de este gradiente de concentración, los huecos y los electrones comienzan a difundirse hacia el extremo de baja temperatura, formando así una fuerza electromotriz. El material termoeléctrico completa el proceso de conversión directa de la energía térmica introducida en el extremo de alta temperatura en energía eléctrica a través de la diferencia de temperatura entre los extremos de alta y baja temperatura. El mismo dispositivo, si se alimenta, puede realizar una refrigeración activa, que es un método eficaz de refrigeración eléctrica, y puede aplicarse en equipos de refrigeración pequeños y micro.
3. En el proceso de fabricación de un dispositivo, debido a la limitación de los materiales y a la diferencia de temperatura, una sola unión PN puede formar una pequeña fuerza electromotriz y una corriente relativamente pequeña. Si se conectan en serie muchas uniones PN de este tipo, se puede obtener un voltaje suficientemente alto como para convertirse en un generador termoeléctrico eficaz. El método de integración que se muestra en la figura siguiente es muy común en la fabricación de dispositivos.
4. Además del uso de la energía solar para la generación de energía termoeléctrica, todas las demás fuentes de diferencia termoeléctrica se generan mediante el consumo de otras energías. Incluso si se utiliza en la superficie del cuerpo humano, también utiliza la energía de biomasa generada por los seres humanos. Dado que la energía disipada en forma de energía térmica es considerable y que tanto la energía solar como el almacenamiento de energía oceánica son muy grandes, la generación de energía termoeléctrica tiene grandes perspectivas de desarrollo.
Este artículo ha sido redactado por el Departamento de I+D de Longchang Chemical. Si desea copiarlo o reimprimirlo, indique la fuente.
