Добрый день, читатель. На минуту представь себе. Вместо города из цивилизации мы попадаем в глухой лес. У нас есть смартфон, конечно, как же без него. Но связь неустойчивая и постоянно пропадает. Вскоре аккумулятор смартфона садится...
Похоже на начало фильма ужасов. Что же делать? Как зарядить смартфон и сообщить о своём местонахождении? Какие способы получения электричества в лесу могут сработать? Ведь если задуматься, то рабочих вариантов не так уж и много.
История создания термоэлектрических источников
С подобными проблемами столкнулись и наши деды, сражающиеся с врагом в партизанских отрядах во время Великой Отечественной войны. В то время для питания радиостанций применялись гальванические элементы. Но в партизанских отрядах, которые постоянно скрывались в лесу, достать новые элементы питания или зарядить их было практически невозможно, ведь снабжение было весьма ограниченным.
Нужно учесть, что радиосвязь для них была просто жизненно необходима, а в тылу врага находилось примерно 6200 отрядов. При этом общая численность личного состава превышало один миллион бойцов. Нужно было найти простой, надёжный и эффективный способ получения электрической энергии, и он, конечно же, был найден.
Создатель такого устройства - термогенератора, известнейший советский учёный Абрам Фёдорович Иоффе выдвинул идею ещё до начала Великой Отечественной войны, в 1940 году.
В этом же году был создан первый образец установки — ТГ-1. Для работы термогенератора требовалось лишь только развести костёр и набрать воды. Разумеется, что и первого, и второго в лесу было с избытком.
Принцип работы
Принцип получения электрического тока устройства был основан на эффекте, открытым в 1821 году немецким учёным-физиком Зеебеком.
Если кратко, то в образованной замкнутой электрической цепи, которая состоит из двух разнородных проводников А и В, при нагреве места соединения Т1 и охлаждении Т2, будет образовываться разность потенциалов. Для измерения этой величины служит вольтметр V.
Нужно отметить, что данный эффект является прямой противоположностью эффекту Пельтье, открытому в 1834 году и названного в честь французского учёного, когда в проводнике В выделяется, а в проводнике А поглощается тепло, при протекании по ним электрического тока.
Элементы Пельтье применяются в различных охлаждающих устройствах, например, портативных кулерах.
Однако, внимательный читатель сразу может возразить — если эти эффекты были уже давно открыты и изучены, то при чём же здесь Иоффе? Всё дело в эффективности, ведь именно его заслугой можно считать использование полупроводников вместо металлов для выработки электричества.
Для промышленности создание таких элементов осложнялось трудностью их изготовления, чрезвычайной лёгкостью окисления, а также тем, что применяемые материалы отличались высокой хрупкостью и проблемами создания между ними устойчивого контакта.
Конструкция первого термогенератора
В первом термогенераторе ТГ-1 применялись последовательно подключённые элементы из соединений цинка и сурьмы, а также константан — сплав меди, никеля и марганца. Аппарат своим внешним видом напоминал обычный котелок. При этом для нагрева применялось пламя костра, а для охлаждения внутрь заливалась вода, что позволяло создавать разницу температур до 300 ℃.
Коэффициент полезного действия такой установки составлял примерно 3%. Этого было достаточно для получения напряжения 12 В при силе тока, достигавшей 0,5 А, что позволяло заряжать аккумуляторы, питающие радиостанцию.
Производство ТГ-1 в промышленных масштабах было налажено на базе «НИИ 627» в 1943 году, однако на этом исследования учёных не остановились. Наоборот, благодаря проделанной работе, в пятидесятых годах прошлого века, стало возможным создавать генераторы, позволяющими получить мощность до 200 Вт.
Развитие идеи
Для бытового использования, после Победы в Великой Отечественной войне, советской промышленностью был налажен выпуск ТГК-3, с более высокими показателями эффективности и увеличенным сроком службы.
Как видно из рисунка, в качестве источника тепла выступает керосиновая лампа, а не костёр. Также для охлаждения применяется ребристые радиаторы из алюминия. Кстати, помимо выработки электричества, такая лампа вполне успешно выполняла и функцию осветительного прибора.
Дальнейшим развитием идеи стал термогенератор ГТУ-12-12, выпускаемый отечественной промышленностью в 90 - х годах прошлого века. В качестве материала для термопар в нём применяется теллурид висмута, что позволяло обеспечивать выдачу напряжения 12 В при силе тока в 1 А. Масса составляет 5 кг.
Конструкция устройства напоминает своего предшественника — ТГ-1. При том, что такие генераторы перестали выпускать, их можно встретить на различных торговых площадках — до сих пор устройство пользуется спросом среди рыбаков, охотников и туристов.
Спрос, как известно, рождает предложение. Сейчас, набрав в поиске «походный термогенератор» можно найти множество моделей, в том числе выпускаемых зарубежными производителями. Например, компания Power Practical. С 2012 года данная компания занимается выпуском портативных генераторов электроэнергии — Power Pot.
Отличная вещь в походе по местам, где солнце бывает редко!
Заключение
Дальнейшее развитие, идея получения электричества при помощи термогенераторов получила, когда стали применяться нагревательные элементы из радиоактивных материалов. Однако, данная тема заслуживает ещё одной статьи. В ней будут более подробно рассмотрены принцип действия и конструктивные особенности генераторов, которые были разработаны в СССР и США.
Расскажите в комментариях, а вы встречали подобные генераторы?
Похожие статьи на канале:
------------------------------------
Статья заинтересовала? Лайк, подписка, комментарий!
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и заходите на блог www.SamElectric.ru !
Внимание! Автор не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!
#генераторы #источникипитания
