Тэрмаэлектрычнасць

Тэрмаэлектрычнасць — сукупнасць з'яў, у якіх розніца тэмператур стварае электрычны патэнцыял, або электрычны патэнцыял стварае розніцу тэмператур. У сучасным тэхнічным выкарыстанні тэрмін амаль заўсёды ставіцца разам да эфекту Зеебека, эфекту Пельцье і эфекту Томсана (тэрмаэлектрычныя з'явы). Па сваёй этымалогіі тэрмін «тэрмаэлектрычнасць» мог бы адносіцца ў цэлым да ўсіх цеплавых рухавікоў, што выкарыстоўваюцца для генерацыі электрычнасці, і ўсім электрычных награвальнікаў, якія вырабляюцца велізарным лікам спосабаў, аднак рэальнае выкарыстанне дадзенага тэрміна ў такім шырокім сэнсе практычна не сустракаецца.

Пад тэрмаэлектрвчнасцю такім чынам былі аб'яднаны з'явы, апісваныя законам Відэмана - Франца. Тэрмаэлектрычнасць - гэта тэорыя электрычнасці, якая вызначае электраправоднасць як прыватны выпадак цеплаправоднасці ў матэрыялах з нізкім супраціўленнем, высокай шчыльнасцю, пераважна ў цвёрдым стане. Электрычны ток, паводле гэтай тэорыі - інтэнсіўная перадача ўнутранай энергіі і цяпла металу, і рассейванне гэтага цяпла. Каэфіцыент рассейвання зваротны каэфіцыенту карыснага дзеяння, і з'яўляецца базавай характарыстыкай пры пераходзе ад тэрмадынамічных ураўненняў стану да чыстай тэарэтычнай электрамеханікі.

У апошнія час тэрмамэлектрычнасць ўжываецца ўсё шырэй у такіх прыладах як партатыўныя халадзільнікі, кулеры для напояў, ахаладжальнікі электронных вузлоў, прылады сартавання металічных сплаваў і г. д. Адзін з матэрыялаў, якія найбольш часта ўжываюцца ў падобных прыладах - тэлурыд вісмуту Bi₂Te₃, хімічнае злучэнне вісмута і тэлура.

Цікавасць для даследаванняў

У цяперашні час ёсць дзве галоўныя сферы, у якіх тэрмаэлектрычныя прылады могуць выкарыстоўвацца для павышэння эфектыўнасці выкарыстання энергіі і/або зніжэння ўзроўню забруджвання: пераўтварэнне адпрацаванага цяпла ў прыдатную для выкарыстання энергію і астуджэнне.

Выпрацоўка электраэнергіі

У транспартных сродках рухавікі унутранага згарання вельмі неэфектыўна выкарыстоўваюць энергію (спажываюць толькі 20-25% энергіі, вырабленай у выніку згарання паліва). Акрамя таго, якая выпрацоўваецца механічная энергія дадаткова выдаткоўваецца з-за неабходнасці паляпшаць працоўныя характарыстыкі, прымянення бартавых сродкаў кіравання і іншых сучасных прылад (кантроль устойлівасці, тэлематыка, навігацыйныя сістэмы, электроннае тармажэнне, і г. д.). Каб палепшыць ККД па паліву, можна пераўтвараць бескарысную (у большасці выпадкаў) цеплавую энергію ад рухавіка ў электрычную і выкарыстоўваць яе для харчавання розных прылад у аўтамабілі. Тэрмаэлектрычныя прылады такім чынам выкарыстоўваюцца, каб пераўтварыць адпрацаванае цяпло ў выкарыстоўваную энергію, выкарыстоўваючы эфект Зеебека.

У цяперашні час, некаторыя электрастанцыі выкарыстоўваюць метад, вядомы як кагенерацыя: у дадатак да вырабленай электраэнергіі выпрацоўваецца цяпло, якое выкарыстоўваецца ў альтэрнатыўных мэтах. Тэрмаэлектрычнасць можа знайсці прымяненне ў такіх сістэмах. Таксама тэрмаэлектрычнасць можа прымяняцца ў сістэмах пераўтварэння сонечнай энергіі

Астуджэнне

Тэрмаэлектрычныя прылады, якія прымяняюць астуджэнне, выкарыстоўваючы эфект Пельцье, могуць паменшыць выкіды ў атмасферу рэчываў, якія знішчаюць азонавы слой. Такія рэчывы - гідрахлорафторавугляроды і хлорафторавугляроды - доўга былі ў аснове тэхналогій астуджэння. Нядаўна было прынята заканадаўства, якое рэгулюе выкарыстанне такіх хімікатаў для астуджэння; бягучае міжнароднае заканадаўства кантралюе аб'ёмы гэтых рэчываў, і забараняе іх вытворчасць пасля 2020 года ў развітых краінах і пасля 2030 ў краінах, якія развіваюцца. Падобныя забароны і занепакоенасць станам навакольнага асяроддзя спрыяюць распрацоўцы эфектыўных тэрмаэлектрычных ахаладжальных элементаў. Такія элементы могуць паменшыць выкід шкодных хімікатаў і працаваць цішэй (так як яны - цвёрдыя цела і не патрабуюць шумных кампрэсараў). Паракампрэсарныя ахаладжальнікі ўсё яшчэ больш эфектыўныя, чым ахаладжальнікі Пельцье, але яны займаюць больш месца і больш складаныя ў абслугоўванні.