Apilamiento de generadores termoeléctricos para una mejor eficiencia

Hasta donde yo sé, un generador termoeléctrico tiene alrededor de un 5-8% de eficiencia. Eso significa que utiliza el 5% del calor y lo convierte en electricidad. El resto 95% se disipa por el otro lado. Entonces puedo aumentar la eficiencia apilando los módulos y convirtiendo el calor disipado en electricidad una y otra vez. Pero cuando apilo los módulos, el voltaje del primer módulo comienza a disminuir si recibe la misma cantidad de calor que cuando estaba solo. Entonces, ¿por qué disminuye el voltaje después de apilar los módulos y adónde va la energía desperdiciada?

Respuestas (1)

Lo más probable es que disminuya porque su enfriamiento ahora es menos efectivo. Recuerde que lo importante para un generador termoeléctrico no es el calor sino la diferencia de temperatura . Tener una fuente caliente de alta temperatura no es más importante que tener un fregadero de enfriamiento frío.

Si no hubo cambios en la temperatura del lado frío del generador superior cuando se apiló, entonces el generador no notará que se ha conectado algo más. Y entonces la salida sería la misma. Pero eso significaría una temperatura intermedia igual a la temperatura del lado frío antes de apilar. La temperatura del lado frío debe ser aún más baja para la pila; por lo tanto, estamos hablando de un escenario completamente diferente para la aplicación aquí, y dudo que eso sea lo que quiere decir.

Además, tenga en cuenta que los generadores termoeléctricos todavía están limitados por la eficiencia de Carnot. El apilamiento, a menudo llamado segmentación , realizado con materiales adecuados, cada uno optimizado para el rango de temperatura en su posición específica en la pila, de hecho mostrará una mayor eficiencia general y es un tema de investigación candente en este momento. El problema principal con esto es que en cada interfaz de contacto hay pérdidas de contacto, en forma de resistencia contra la conducción electrónica o disminución del importante coeficiente de Seebeck. De ahí que los mecanismos de unión utilizados sean muy, muy importantes; quizás el más importante.

Para ampliar un poco su último párrafo, generalmente no es eficiente tomar algo que no es eficiente y simplemente agregar más en serie. La eficiencia no suma; entonces, a menos que diseñe cuidadosamente el sistema en torno a varios parámetros; no debe esperar que ayude a la eficiencia simplemente duplicando el equipo dos veces.
Para agregar al comentario de @JMac, debe mencionarse que simplemente "duplicar" el mismo generador termoeléctrico varias veces cuando se habla de apilamiento/segmentación es un método muy pobre también porque un material termoeléctrico está optimizado para un rango de temperatura específico. El último generador de una pila no experimentará la misma diferencia de temperatura que el primero, por lo que los materiales utilizados deben diferir a lo largo de la pila. No pueden simplemente producirse en masa en muchas copias iguales y luego apilarse.
Apilamiento de generadores termoeléctricos para una mejor eficiencia
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