Как известно, фотоэлементы и термоэлементы являются весьма дорогостоящими устройствами. С другой стороны вопросы энергоэффективности и энергосбережения постепенно выводят из тени использование фотоэлементов. В ряде случаев они представляются потребителю уже достаточно экономически выгодными, уже хотя бы потому, что являются автономными источниками тока. То есть затраты на проведение линий электропередачи в отдалённые районы могут оказаться намного выше. Кроме того, следует учитывать тот фактор, что наука не стоит на месте, разрабатывая новые методы и технологии создания более эффективных материалов и конструкторских решений для решения задач по изготовлению следующих поколений фотоэлементов.
Но при этом ближайший «родственник» фотоэлемента, а именно, термоэлемент остаётся где-то в стороне, так как он тоже не из дешёвых товаров. Хотя, конечно, термогенераторы имеют свои преимущества, позволяющие выделить их среди других видов источников тока. Особенно ярко это проявляется в процессе освоения дальнего космоса, когда аппараты должны уходить от Солнца всё дальше и дальше. При этом фотоэлементы становятся бесполезными. Кроме того, их открытая генерирующая поверхность также является минусом по сравнению с конструкцией термоэлемента, где холодные и горячие контакты генератора могут быть закрыты от внешних механических и химических воздействий радиаторами, которые будут выполнять и защитную функцию. Но даже на Земле у термоэлектрических генераторов есть свои ниши по применению, учитывая их автономность.
Правда, отсутствие широко применения термоэлементов по причинам экономического характера, создают препятствия для комплексного освоения термоэлектрических явлений (Зеебека, Пельтье, Томсона), отодвигая при этом из поля зрения конструкторов уникальную особенность термоэлектрических устройств – способность к обратимости происходящих процессов. Следует отметить, что широкий спектр термоэлектрических явлений, с одной стороны разнообразен, а с другой стороны состоит из процессов, которые легко трансформируются друг в друга.
Современные достаточно эффективные полупроводниковые элементы Зеебека и Пельтье вполне взаимозаменяемы. Если одни спаи нагревать, а другие охлаждать – получаем автономный малогабаритный источник тока. Если, наоборот, через элемент пропускать ток – получаем охлаждение одной стороны элемента и нагревание другой. На этом обратимость не заканчивается. При изменении полярности при подключении к источнику тока, получаем инверсию температуры холодных и горячих спаев термоэлемента. Так же как и изменение полярности на выводах термогенератора при перемене контактов, подлежащих нагреванию и охлаждению.
То есть налицо наличие уникальных особенностей, позволяющих конструировать универсальные устройства на термоэлектричестве. Причём в этом случае такие устройства будут экономически целесообразны.
Если же говорить об источниках дармового тепла и холода, необходимых для работы маломощных термогенераторов, то их вполне достаточно и в природе, и на производстве и в быту. В общем, термоэлектрические устройства – поле для широкой и успешной конструкторской деятельности, для инициативы, творческих прозрений, изобретательских удач. И в этом ракурсе очень интересно выглядит термоэлектрическое устройство двойного назначения: нагреватель – холодильник. Его можно применять во время поездок на автомобиле: охлаждать или нагревать напитки, продукты питания, разогревать детское питание. В качестве холодильника устройство понадобилось бы в медицине для перевозки органов, подлежащих трансплантации. Ещё одно экономически выгодное применение при освоении космического пространства. Представьте, или на орбитальной станции, или в обитаемом модуле на поверхности осваиваемой планеты простым переключением тумблера направление тока в универсальном термоэлектрическом устройстве меняется на противоположное. И холод сменяется нагреванием, изменяя микроклимат в отсеке. Или, наоборот, жара сменяется прохладой.
Библиографическая ссылка
Силаев И.В., Радченко Т.И. ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБРАТИМОСТИ РАБОТЫ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 11-1. – С. 128-129;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=4447 (дата обращения: 22.12.2024).