مولد كهربائي حراري

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 14 صور
الموسوعة الحرة

المولد الكهروحراري ( TEG )، ويُسمى أيضًا مولد سيبك ، هو جهاز ذو حالة صلبة يحول الحرارة (الناتجة عن فروق درجات الحرارة ) مباشرةً إلى طاقة كهربائية من خلال ظاهرة تُعرف بتأثير سيبك [ 1 ] (وهو شكل من أشكال التأثير الكهروحراري ). تعمل المولدات الكهروحرارية مثل المحركات الحرارية ، ولكنها أصغر حجمًا ولا تحتوي على أجزاء متحركة. مع ذلك، عادةً ما تكون المولدات الكهروحرارية أغلى ثمنًا وأقل كفاءة. [ 2 ] عندما يُستخدم المبدأ نفسه بشكل عكسي لإنشاء تدرج حراري من تيار كهربائي، يُطلق عليه اسم المبرد الكهروحراري (أو مبرد بلتييه) .

يمكن استخدام المولدات الكهروحرارية في محطات توليد الطاقة والمصانع لتحويل الحرارة المهدرة إلى طاقة كهربائية إضافية، وفي السيارات كمولدات كهروحرارية آلية (ATGs) لزيادة كفاءة استهلاك الوقود . وتستخدم المولدات الكهروحرارية التي تعمل بالنظائر المشعة النظائر المشعة لتوليد فرق درجة الحرارة المطلوب لتشغيل المجسات الفضائية. [ 2 ] كما يمكن استخدام المولدات الكهروحرارية جنبًا إلى جنب مع الألواح الشمسية . [ 3 ] [ 4 ]

تاريخ

في عام 1821، اكتشف توماس يوهان سيبك أن التدرج الحراري المتشكل بين موصلين مختلفين يمكن أن يُنتج الكهرباء. [ 5 ] [ 6 ] يكمن جوهر التأثير الكهروحراري في أن التدرج الحراري في مادة موصلة يؤدي إلى تدفق الحرارة، مما ينتج عنه انتشار حاملات الشحنة. ويؤدي تدفق حاملات الشحنة بين المناطق الساخنة والباردة بدوره إلى توليد فرق في الجهد. وفي عام 1834، اكتشف جان شارل أثاناس بيلتييه التأثير المعاكس، وهو أن تمرير تيار كهربائي عبر وصلة موصلين مختلفين يمكن أن يؤدي، اعتمادًا على اتجاه التيار، إلى جعلها تعمل كمسخن أو مبرد. [ 7 ]

لوحة جورج كوف الشمسية المصورة في مجلة العالم التقني في مارس 1909. [ 8 ]

اخترع جورج كوف لوحة كهروضوئية بالصدفة عام 1909، رغم نيته اختراع مولد كهروحراري باستخدام المزدوجات الحرارية. [ 9 ] وأشار إلى أن الحرارة وحدها لم تُنتج أي طاقة، بل الضوء الساقط فقط، لكنه لم يكن لديه تفسير لكيفية عملها. ويُفهم الآن أن مبدأ التشغيل كان شكلاً بسيطاً جداً من وصلة شوتكي .

كفاءة

تتراوح كفاءة مولدات الطاقة الكهروحرارية عادةً بين 5 و8%، مع إمكانية أن تكون أعلى. كانت الأجهزة القديمة تستخدم وصلات ثنائية المعدن، وكانت ضخمة الحجم. أما الأجهزة الأحدث، فتستخدم أشباه موصلات عالية التشويب مصنوعة من تيلوريد البزموت (Bi₂Te₃)، أو تيلوريد الرصاص (PbTe)، [10] أو أكسيد الكالسيوم والمنغنيز (Ca₂Mn₃O₈)، [11] [12 ] أو مزيج منها ، [ 13 ] وذلك حسب درجة حرارة التشغيل . هذه الأجهزة صلبة ، وعلى عكس المولدات الكهربائية، لا تحتوي على أجزاء متحركة ، باستثناء المروحة أو المضخة أحيانًا لتحسين نقل الحرارة. إذا كانت درجة حرارة المنطقة الساخنة حوالي 1273 كلفن، وقيم ZT تتراوح بين 3 و4، فإن الكفاءة تصل إلى حوالي 33-37%، مما يسمح لمولدات الطاقة الكهروحرارية بمنافسة بعض كفاءات المحركات الحرارية. [ 14 ]

اعتبارًا من عام 2021، توجد مواد (بعضها يحتوي على الزرنيخ والقصدير المتوفرين على نطاق واسع وغير المكلفين) تصل إلى قيمة ZT > 3؛ طبقة أحاديةasP3{\displaystyle {\ce {AsP3}}}(ZT = 3.36 على محور الكرسي)؛ مطعّم من النوع nInP3{\displaystyle {\ce {InP3}}}(ZT = 3.23)؛ مطعّم من النوع pSnP3{\displaystyle {\ce {SnP3}}}(ZT = 3.46)؛ مطعّم من النوع pSbP3{\displaystyle {\ce {SbP3}}}(ZT = 3.5). [ 15 ]

بناء

تأثير سيبك في مجموعة حرارية مصنوعة من أسلاك الحديد والنحاس

تتكون مولدات الطاقة الكهروحرارية من ثلاثة مكونات رئيسية: المواد الكهروحرارية، والوحدات الكهروحرارية، والأنظمة الكهروحرارية التي تتصل بمصدر الحرارة. [ 16 ]

المواد الكهروحرارية

تُنتج المواد الكهروحرارية الطاقة مباشرةً من الحرارة عن طريق تحويل فروق درجات الحرارة إلى جهد كهربائي. يجب أن تتمتع هذه المواد بموصلية كهربائية عالية (σ) وموصلية حرارية منخفضة (κ) لتكون مواد كهروحرارية جيدة. تضمن الموصلية الحرارية المنخفضة أنه عند تسخين أحد جانبي المادة، يبقى الجانب الآخر باردًا، مما يساعد على توليد جهد كبير عند وجود تدرج حراري. يُقاس مقدار تدفق الإلكترونات استجابةً لفرق درجة الحرارة عبر المادة بمعامل سيبك (S). تُقدّر كفاءة مادة معينة في إنتاج الطاقة الكهروحرارية ببساطة من خلال " معامل الجودة " zT = S²σT / κ.

لسنوات عديدة، كانت أشباه الموصلات الثلاثة الرئيسية المعروفة بانخفاض موصليتها الحرارية وارتفاع معامل قدرتها هي تيلوريد البزموت (Bi₂Te₃ ) ، وتيلوريد الرصاص (PbTe)، وسيليكون الجرمانيوم ( SiGe). تحتوي بعض هذه المواد على عناصر نادرة نسبيًا ، مما يجعلها باهظة الثمن.

اليوم، يُمكن خفض الموصلية الحرارية لأشباه الموصلات دون التأثير على خصائصها الكهربائية العالية باستخدام تقنية النانو . ويتحقق ذلك من خلال إنشاء بنى نانوية، مثل الجسيمات أو الأسلاك أو الواجهات، في مواد أشباه الموصلات الصلبة. مع ذلك، لا تزال عمليات تصنيع المواد النانوية تمثل تحديًا.

دائرة كهروحرارية تتكون من مواد ذات معامل سيبك مختلف (أشباه موصلات مطعمة من النوع p وأشباه موصلات مطعمة من النوع n)، تم تكوينها كمولد كهروحراري.

المزايا الكهروحرارية

المولدات الكهروحرارية أجهزة صلبة بالكامل لا تتطلب أي سوائل للوقود أو التبريد، مما يجعلها غير معتمدة على اتجاهها، وبالتالي يمكن استخدامها في تطبيقات انعدام الجاذبية أو أعماق البحار. [ 17 ] يسمح تصميمها الصلب بتشغيلها في بيئات قاسية. لا تحتوي المولدات الكهروحرارية على أجزاء متحركة، مما يجعلها أكثر موثوقية ولا تتطلب صيانة لفترات طويلة. وقد جعلت متانتها واستقرارها البيئي منها خيارًا مفضلًا لدى رواد استكشاف الفضاء السحيق التابعين لوكالة ناسا، بالإضافة إلى تطبيقات أخرى. [ 18 ] من أهم مزايا المولدات الكهروحرارية خارج هذه التطبيقات المتخصصة، إمكانية دمجها في التقنيات الحالية لتعزيز الكفاءة وتقليل الأثر البيئي من خلال إنتاج طاقة قابلة للاستخدام من الحرارة المهدرة. [ 19 ]

وحدة توليد الطاقة الحرارية

الوحدة الكهروحرارية عبارة عن دائرة كهربائية تحتوي على مواد كهروحرارية تولد الكهرباء من الحرارة مباشرةً. تتكون هذه الوحدة من مادتين كهروحراريتين مختلفتين متصلتين من طرفيهما: مادة شبه موصلة من النوع n (ذات شحنة سالبة)، ومادة شبه موصلة من النوع p (ذات شحنة موجبة). يسري تيار كهربائي مباشر في الدائرة عند وجود فرق في درجة الحرارة بين طرفي المادتين. وبشكل عام، تتناسب شدة التيار طرديًا مع فرق درجة الحرارة.

ج=-σS∇تي{\displaystyle \mathbf {J} =-\sigma S\nabla T}

أينσ{\displaystyle \sigma }تمثل الموصلية المحلية ، وS معامل سيبك (المعروف أيضًا باسم القدرة الكهروحرارية)، وهي خاصية للمادة المحلية، و∇تي{\displaystyle \nabla T}هو تدرج درجة الحرارة.

في التطبيقات العملية، تعمل الوحدات الكهروحرارية في مجال توليد الطاقة في ظروف ميكانيكية وحرارية قاسية للغاية. ونظرًا لعملها في تدرج حراري مرتفع جدًا، تتعرض هذه الوحدات لإجهادات وانفعالات حرارية كبيرة لفترات طويلة. كما أنها عرضة للإجهاد الميكانيكي الناتج عن عدد كبير من الدورات الحرارية.

لذا، يجب اختيار الوصلات والمواد بحيث تتحمل هذه الظروف الميكانيكية والحرارية القاسية. كما يجب تصميم الوحدة بحيث تكون المادتان الكهروحراريتان متصلتين حراريًا على التوازي، ولكنهما متصلتان كهربائيًا على التوالي. وتتأثر كفاءة الوحدة الكهروحرارية بشكل كبير بتصميمها الهندسي.

التصميم الكهروحراري

تتكون المولدات الكهروحرارية من عدة أكوام حرارية ، يتألف كل منها من العديد من المزدوجات الحرارية المصنوعة من مادة متصلة من النوعين n و p. يُرتّب المزدوج الحراري عادةً في ثلاثة تصاميم رئيسية: مسطح، وعمودي، ومختلط. يتضمن التصميم المسطح وضع المزدوجات الحرارية على ركيزة أفقياً بين مصدر الحرارة والجانب البارد، مما يسمح بتصنيع مزدوجات حرارية أطول وأرق، وبالتالي زيادة المقاومة الحرارية وتدرج درجة الحرارة، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة جهد الخرج. أما التصميم العمودي، فيُرتّب فيه المزدوج الحراري عمودياً بين الصفيحتين الساخنة والباردة، مما يؤدي إلى تكامل عالٍ للمزدوجات الحرارية بالإضافة إلى جهد خرج عالٍ، مما يجعل هذا التصميم الأكثر استخداماً تجارياً. في التصميم المختلط، تُرتّب المزدوجات الحرارية جانبياً على الركيزة بينما يكون تدفق الحرارة عمودياً بين الصفيحتين. تسمح التجاويف الدقيقة الموجودة أسفل نقاط التلامس الساخنة للجهاز بتدرج في درجة الحرارة، مما يسمح للتوصيل الحراري للركيزة بالتأثير على التدرج وكفاءة الجهاز. [ 20 ]

بالنسبة للأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة ، يمكن تصميم مولدات الطاقة الكهروحرارية (TEGs) بحجم الأجهزة المحمولة لاستخدام حرارة الجسم على شكل أغشية رقيقة. [ 21 ] ويمكن تصنيع مولدات الطاقة الكهروحرارية المرنة للإلكترونيات القابلة للارتداء باستخدام بوليمرات جديدة من خلال عمليات التصنيع الإضافي أو الرش الحراري . كما يمكن تصنيع مولدات الطاقة الكهروحرارية الأسطوانية لاستخدام الحرارة من أنابيب عادم المركبات باستخدام أزواج حرارية دائرية مرتبة في أسطوانة. [ 22 ] ويمكن تصميم العديد من مولدات الطاقة الكهروحرارية لتناسب مختلف الأجهزة التي تُستخدم فيها.

الأنظمة الكهروحرارية

باستخدام وحدات توليد الطاقة الكهروحرارية، يُولّد النظام الكهروحراري الطاقة عن طريق امتصاص الحرارة من مصدر مثل مدخنة العادم الساخنة. ويتطلب تشغيل النظام تدرجًا حراريًا كبيرًا، وهو أمر يصعب تحقيقه في التطبيقات العملية. لذا، يجب تبريد الجانب البارد بالهواء أو الماء. وتُستخدم مبادلات حرارية على جانبي الوحدات لتوفير التدفئة والتبريد اللازمين.

يواجه تصميم نظام توليد الطاقة الكهروحرارية (TEG) موثوق به يعمل في درجات حرارة عالية العديد من التحديات. ويتطلب تحقيق كفاءة عالية في النظام تصميمًا هندسيًا دقيقًا لتحقيق التوازن بين تدفق الحرارة عبر الوحدات وزيادة تدرج درجة الحرارة بينها. ولتحقيق ذلك، يُعد تصميم تقنيات المبادلات الحرارية في النظام أحد أهم جوانب هندسة توليد الطاقة الكهروحرارية. إضافةً إلى ذلك، يتطلب النظام تقليل الفاقد الحراري الناتج عن التداخلات بين المواد في عدة نقاط. ومن القيود الأخرى الصعبة تجنب انخفاضات الضغط الكبيرة بين مصادر التسخين والتبريد.

إذا كانت هناك حاجة إلى طاقة التيار المتردد (مثل تشغيل المعدات المصممة للعمل من طاقة التيار المتردد الرئيسية)، فيجب تمرير طاقة التيار المستمر من وحدات TE عبر عاكس، مما يقلل من الكفاءة ويزيد من تكلفة النظام وتعقيده.

مواد لتصنيع مولدات الطاقة الكهروحرارية

لا يُعرف حتى الآن سوى عدد قليل من المواد المصنفة كمواد كهروحرارية. تتميز معظم المواد الكهروحرارية الحالية بقيمة zT (معامل الجودة) تقارب 1، كما هو الحال في تيلوريد البزموت (Bi₂Te₃ ) عند درجة حرارة الغرفة وتيلوريد الرصاص (PbTe) عند 500-700 كلفن. مع ذلك، لكي تكون هذه المواد قادرة على المنافسة مع أنظمة توليد الطاقة الأخرى، ينبغي أن تتراوح قيمة zT بين 2 و3. ركزت معظم الأبحاث في مجال المواد الكهروحرارية على زيادة معامل سيبك (S) وتقليل الموصلية الحرارية، لا سيما من خلال التحكم في البنية النانوية لهذه المواد. ولأن كلاً من الموصلية الحرارية والكهربائية يرتبطان بحاملات الشحنة، فلا بد من استحداث وسائل جديدة للتوفيق بين الموصلية الكهربائية العالية والموصلية الحرارية المنخفضة، وهو أمر ضروري. [ 23 ]

عند اختيار المواد لتوليد الطاقة الكهروحرارية، يجب مراعاة عدد من العوامل الأخرى. أثناء التشغيل، من الناحية المثالية، يجب أن يكون للمولد الكهروحراري تدرج حراري كبير عبره. يؤدي التمدد الحراري حينها إلى إجهاد في الجهاز، مما قد يتسبب في كسر الأرجل الكهروحرارية أو انفصالها عن مادة التوصيل. يجب مراعاة الخصائص الميكانيكية للمواد، ويجب أن يكون معامل التمدد الحراري للمواد من النوعين n و p متطابقًا بشكل معقول. في المولدات الكهروحرارية المجزأة [ 24 ] ، يجب أيضًا مراعاة توافق المواد لتجنب عدم توافق التيار النسبي، المُعرَّف بأنه نسبة التيار الكهربائي إلى تيار الحرارة الانتشارية، بين طبقات الأجزاء.

يُعرَّف عامل توافق المادة على النحو التالي:

s=1+zتي-1Sتي{\displaystyle s={\frac {{\sqrt {1+zT}}-1}{ST}}}[ 25 ]​

عندما يختلف عامل التوافق بين جزء وآخر بأكثر من الضعف تقريبًا، لن يعمل الجهاز بكفاءة. وتعتمد معلمات المادة التي تحدد s (وكذلك zT) على درجة الحرارة، لذا قد يتغير عامل التوافق من الجانب الساخن إلى الجانب البارد للجهاز، حتى في الجزء الواحد. يُشار إلى هذا السلوك بالتوافق الذاتي، وقد يصبح مهمًا في الأجهزة المصممة لتطبيقات ذات نطاق واسع من درجات الحرارة.

بشكل عام، يمكن تصنيف المواد الكهروحرارية إلى مواد تقليدية ومواد جديدة:

المواد التقليدية

تُستخدم العديد من مواد توليد الطاقة الكهروحرارية في التطبيقات التجارية اليوم. ويمكن تقسيم هذه المواد إلى ثلاث مجموعات بناءً على نطاق درجة حرارة التشغيل:

  1. المواد ذات درجة الحرارة المنخفضة (حتى حوالي 450  كلفن): سبائك تعتمد على البزموت (Bi) في تركيبات مع الأنتيمون (Sb) أو التيلوريوم (Te) أو السيلينيوم (Se).
  2. درجة حرارة متوسطة (تصل إلى 850  كلفن): مثل المواد القائمة على سبائك الرصاص (Pb).
  3. أعلى درجات الحرارة للمواد (حتى 1300  كلفن): المواد المصنعة من سبائك السيليكون والجرمانيوم (SiGe). [ 26 ]

على الرغم من أن هذه المواد لا تزال تشكل حجر الزاوية للتطبيقات التجارية والعملية في توليد الطاقة الكهروحرارية، فقد تحققت إنجازات كبيرة في تصنيع مواد جديدة وتطوير هياكل مواد ذات أداء كهروحراري مُحسَّن. وقد ركزت الأبحاث الحديثة على تحسين معامل الجودة (zT) للمادة، وبالتالي كفاءة التحويل، عن طريق تقليل الموصلية الحرارية الشبكية. [ 23 ]

مواد جديدة

توليد الكهرباء عن طريق الإمساك بكلا جانبي جهاز كهروحراري مرن مصنوع من مادة PEDOT:PSS
نموذج قائم على مادة PEDOT:PSS مدمج في قفاز لتوليد الكهرباء بواسطة حرارة الجسم

يسعى الباحثون إلى تطوير مواد كهروحرارية جديدة لتوليد الطاقة من خلال تحسين معامل الجودة zT. ومن الأمثلة على هذه المواد مركب أشباه الموصلات β-Zn₄Sb₃ ، الذي يتميز بموصلية حرارية منخفضة للغاية ، ويبلغ معامل الجودة zT فيه 1.3 كحد أقصى عند درجة حرارة 670 كلفن. كما أن هذه المادة رخيصة نسبيًا ومستقرة حتى هذه الدرجة في الفراغ، ويمكن أن تكون بديلاً جيدًا في نطاق درجات الحرارة بين المواد القائمة على Bi₂Te₃ و PbTe. [ 23 ] ومن أبرز التطورات في مجال المواد الكهروحرارية تطوير بلورة أحادية من سيلينيد القصدير ، والتي حققت رقمًا قياسيًا في معامل الجودة zT بلغ 2.6 في اتجاه واحد. [ 27 ] وتشمل المواد الجديدة الأخرى ذات الأهمية: السكوتيروديت، والتتراهيدريت، وبلورات الأيونات المتذبذبة.

إلى جانب تحسين معامل الجودة، يتزايد التركيز على تطوير مواد جديدة من خلال زيادة إنتاج الطاقة الكهربائية، وخفض التكلفة، وتطوير مواد صديقة للبيئة. فعلى سبيل المثال، عندما تكون تكلفة الوقود منخفضة أو شبه مجانية، كما هو الحال في استعادة الحرارة المهدرة ، فإن تكلفة الواط الواحد تتحدد فقط بالقدرة لكل وحدة مساحة وفترة التشغيل. ونتيجة لذلك، بدأ البحث عن مواد ذات إنتاج طاقة عالٍ بدلاً من التركيز على كفاءة التحويل. فعلى سبيل المثال، يتميز مركب YbAl₃، وهو أحد مركبات العناصر الأرضية النادرة، بمعامل جودة منخفض، ولكنه ينتج طاقة لا تقل عن ضعف إنتاج أي مادة أخرى، ويمكنه العمل ضمن نطاق درجة حرارة مصدر الحرارة المهدرة. [ 23 ]

معالجة مبتكرة

لزيادة معامل الجودة (zT)، ينبغي تقليل الموصلية الحرارية للمادة مع زيادة موصليتها الكهربائية ومعامل سيبك. في معظم الحالات، تؤدي طرق زيادة أو تقليل إحدى الخصائص إلى التأثير نفسه على الخصائص الأخرى نظرًا لاعتمادها المتبادل. تستغل تقنية معالجة جديدة تشتت ترددات الفونونات المختلفة لتقليل الموصلية الحرارية للشبكة البلورية بشكل انتقائي دون التأثيرات السلبية المعتادة على الموصلية الكهربائية الناتجة عن زيادة تشتت الإلكترونات في الوقت نفسه. [ 28 ] في نظام ثلاثي من البزموت والأنتيمون والتيلوريوم، يُستخدم التلبيد في الطور السائل لإنتاج حدود حبيبية شبه متماسكة منخفضة الطاقة، والتي لا تُحدث تأثيرًا كبيرًا في تشتيت الإلكترونات. [ 29 ] يكمن الإنجاز في تطبيق ضغط على السائل أثناء عملية التلبيد، مما يُحدث تدفقًا عابرًا للسائل الغني بالتيلوريوم ويُسهل تكوين الانخلاعات التي تُقلل بشكل كبير من موصلية الشبكة البلورية. [ 29 ] تُؤدي القدرة على خفض موصلية الشبكة البلورية بشكل انتقائي إلى قيمة zT مُسجلة تبلغ 1.86، وهو تحسن ملحوظ مقارنةً بالمولدات الكهروحرارية التجارية الحالية التي تتراوح قيمة zT فيها بين 0.3 و0.6. [ 30 ] تُبرز هذه التحسينات حقيقة أنه بالإضافة إلى تطوير مواد جديدة للتطبيقات الكهروحرارية، يُعد استخدام تقنيات معالجة مختلفة لتصميم البنية المجهرية جهدًا مُجديًا وذا قيمة. في الواقع، غالبًا ما يكون من المنطقي العمل على تحسين كلٍ من التركيب والبنية المجهرية. [ 31 ]

الاستخدامات

تُستخدم المولدات الكهروحرارية في تطبيقات متنوعة. وغالبًا ما تُستخدم في التطبيقات النائية منخفضة الطاقة، أو في الأماكن التي يتعذر فيها استخدام محركات حرارية أكبر حجمًا ولكنها أكثر كفاءة ، مثل محركات ستيرلينغ . وعلى عكس المحركات الحرارية، فإن المكونات الكهربائية الصلبة المستخدمة عادةً لتحويل الطاقة الحرارية إلى كهربائية لا تحتوي على أجزاء متحركة. ويمكن إجراء عملية التحويل باستخدام مكونات لا تحتاج إلى صيانة، وتتميز بموثوقية عالية، ويمكن استخدامها في بناء مولدات ذات عمر تشغيلي طويل دون الحاجة إلى صيانة. وهذا ما يجعل المولدات الكهروحرارية مناسبة تمامًا للمعدات ذات الاحتياجات المنخفضة إلى المتوسطة من الطاقة في المواقع النائية غير المأهولة أو التي يصعب الوصول إليها، مثل قمم الجبال، أو الفضاء الخارجي، أو أعماق المحيطات.

تتمثل الاستخدامات الرئيسية للمولدات الكهروحرارية فيما يلي:

  • تقوم المركبات الفضائية ، بما في ذلك مركبة كيوريوسيتي الجوالة على سطح المريخ ، بتوليد الكهرباء باستخدام مولد كهروحراري يعمل بالنظائر المشعة، ومصدر الحرارة فيه عنصر مشع.
  • استعادة الحرارة المهدرة. تُنتج جميع الأنشطة البشرية، من وسائل النقل إلى العمليات الصناعية، حرارة مهدرة، ومن الممكن استخلاص الطاقة المتبقية من السيارات والطائرات والسفن والصناعات وجسم الإنسان. [ 1 ] يُعد غاز العادم المصدر الرئيسي للطاقة في السيارات . [ 32 ] يمكن أن يؤدي استخلاص هذه الطاقة الحرارية باستخدام مولد كهروحراري إلى زيادة كفاءة استهلاك الوقود في السيارة. وقد دُرست المولدات الكهروحرارية كبديل للمولدات الكهربائية في السيارات، وأظهرت انخفاضًا في استهلاك الوقود بنسبة 3.45%. [ 33 ] وتشير التوقعات إلى تحسينات مستقبلية تصل إلى زيادة في مدى سير المركبات الهجينة بنسبة 10%. [ 34 ] وقد ذُكر أن وفورات الطاقة المحتملة قد تكون أعلى في محركات البنزين مقارنةً بمحركات الديزل. [ 35 ] لمزيد من التفاصيل، انظر المقال: مولد كهروحراري للسيارات . أما بالنسبة للطائرات، فقد حُددت فوهات المحرك كأفضل مكان لاستعادة الطاقة، ولكن اقتُرحت أيضًا الحرارة المنبعثة من محامل المحرك وتدرج درجة الحرارة الموجود في هيكل الطائرة. [ 1 ]
  • تُستخدم المولدات الكهروحرارية بشكل أساسي كمولدات طاقة للمواقع النائية والمنفصلة عن الشبكة، خاصةً في المواقع غير المأهولة. وتُعدّ هذه المولدات الأكثر موثوقية في مثل هذه الحالات، إذ لا تحتوي على أجزاء متحركة (وبالتالي فهي لا تحتاج إلى صيانة تقريبًا)، وتعمل ليلًا ونهارًا، وتؤدي وظيفتها في جميع الظروف الجوية، ويمكنها العمل دون الحاجة إلى بطاريات احتياطية. على الرغم من استخدام أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المواقع النائية، إلا أنها قد لا تكون حلاً مناسبًا في المناطق ذات الإشعاع الشمسي المنخفض، مثل المناطق الواقعة في خطوط العرض العليا التي تشهد تساقطًا للثلوج أو انعدامًا لأشعة الشمس، أو المناطق ذات الغطاء السحابي الكثيف أو الأشجار الكثيفة، أو الصحاري المتربة، أو الغابات، وما إلى ذلك. تُستخدم المولدات الكهروحرارية بشكل شائع في خطوط أنابيب الغاز، على سبيل المثال، للحماية الكاثودية ، والاتصالات اللاسلكية، والقياس عن بُعد. في خطوط أنابيب الغاز التي تستهلك طاقة تصل إلى 5  كيلوواط، تُفضّل المولدات الحرارية على مصادر الطاقة الأخرى. ومن أبرز الشركات المصنعة لمولدات خطوط أنابيب الغاز: شركة جلوبال باور تكنولوجيز (المعروفة سابقًا باسم جلوبال ثيرموإلكتريك) (كالجاري، كندا) وشركة تيلجين (روسيا).
  • تُنتج المعالجات الدقيقة حرارة مهدرة. وقد بحث الباحثون إمكانية إعادة تدوير جزء من هذه الطاقة. [ 36 ] (مع ذلك، انظر أدناه للمشاكل التي قد تنشأ).
  • كما تمّت دراسة المولدات الكهروحرارية كخلايا شمسية حرارية مستقلة. وقد تمّ دمج المولدات الكهروحرارية مباشرةً في خلية شمسية حرارية بكفاءة بلغت 4.6%. [ 37 ]
  • تعمل شركة Maritime Applied Physics Corporation في بالتيمور، بولاية ماريلاند، على تطوير مولد كهروحراري لإنتاج الطاقة الكهربائية في قاع المحيطات العميقة، مستفيدةً من فرق درجة الحرارة بين مياه البحر الباردة والسوائل الساخنة المنبعثة من الفتحات الحرارية المائية ، أو الينابيع الساخنة، أو من الآبار الحرارية الأرضية المحفورة. ويُعدّ وجود مصدر موثوق للطاقة الكهربائية في قاع البحر ضروريًا لمراصد المحيطات وأجهزة الاستشعار المستخدمة في العلوم الجيولوجية والبيئية والمحيطية، ولمطوري موارد الطاقة والمعادن في قاع البحر، وللاستخدامات العسكرية. وقد أظهرت دراسات حديثة أن المولدات الكهروحرارية في أعماق البحار لمحطات الطاقة واسعة النطاق مجدية اقتصاديًا أيضًا. [ 38 ]
  • طورت آن ماكوسينسكي من مقاطعة كولومبيا البريطانية في كندا عدة أجهزة تستخدم بلاطات بلتييه لحصد الحرارة (من يد الإنسان، [ 39 ] والجبهة، والمشروبات الساخنة [ 40 ] ) والتي تدعي أنها تولد كهرباء كافية لتشغيل مصباح LED أو شحن جهاز محمول ، على الرغم من أن المخترعة تقر بأن سطوع مصباح LED ليس منافسًا للمصابيح الموجودة في السوق. [ 41 ]
  • تُستخدم المولدات الكهروحرارية في مراوح المواقد . تُوضع هذه المولدات فوق موقد يعمل بالحطب أو الفحم. يُوضع المولد الكهروحراري بين مشتتين حراريين، ويعمل فرق درجة الحرارة الناتج على تشغيل مروحة بطيئة الحركة تساعد على توزيع حرارة الموقد في الغرفة. [ 42 ]

القيود العملية

إلى جانب انخفاض الكفاءة والتكلفة العالية نسبياً، توجد مشاكل عملية في استخدام الأجهزة الكهروحرارية في أنواع معينة من التطبيقات نتيجة لمقاومة خرج كهربائية عالية نسبياً، مما يزيد من التسخين الذاتي، وموصلية حرارية منخفضة نسبياً، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات التي يكون فيها إزالة الحرارة أمراً بالغ الأهمية، كما هو الحال مع إزالة الحرارة من جهاز كهربائي مثل المعالجات الدقيقة.

  • مقاومة خرج المولد العالية: للحصول على مستويات جهد خرج ضمن النطاق المطلوب للأجهزة الكهربائية الرقمية، يتمثل أحد الأساليب الشائعة في توصيل العديد من العناصر الكهروحرارية على التوالي داخل وحدة المولد. يزداد جهد هذه العناصر، ولكن تزداد معها مقاومة خرجها. تنص نظرية نقل الطاقة القصوى على أن أقصى قدرة تُنقل إلى الحمل تكون عندما تتطابق مقاومة المصدر مع مقاومة الحمل. بالنسبة للأحمال ذات المعاوقة المنخفضة القريبة من الصفر أوم، مع ارتفاع مقاومة المولد، تنخفض القدرة المنقولة إلى الحمل. لخفض مقاومة الخرج، تقوم بعض الأجهزة التجارية بتوصيل عدد أكبر من العناصر على التوازي وعدد أقل على التوالي، وتستخدم منظم رفع الجهد لرفع الجهد إلى الجهد المطلوب للحمل.
  • انخفاض الموصلية الحرارية: نظرًا لأن نقل الطاقة الحرارية بعيدًا عن مصدر حرارة مثل المعالج الدقيق الرقمي يتطلب موصلية حرارية عالية جدًا، فإن انخفاض الموصلية الحرارية للمولدات الكهروحرارية يجعلها غير مناسبة لاستعادة الحرارة.
  • إزالة الحرارة من الجانب البارد باستخدام الهواء: في التطبيقات الكهروحرارية المبردة بالهواء، كما هو الحال عند استخلاص الطاقة الحرارية من علبة المرافق في محرك السيارة، تُشكل كمية الطاقة الحرارية الكبيرة التي يجب تبديدها في الهواء المحيط تحديًا كبيرًا. فمع ارتفاع درجة حرارة الجانب البارد للمولد الكهروحراري، ينخفض ​​فرق درجة حرارة التشغيل للجهاز. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد المقاومة الكهربائية للجهاز، مما يؤدي إلى زيادة التسخين الذاتي الطفيلي للمولد. في تطبيقات السيارات، يُستخدم أحيانًا مشعاع إضافي لتحسين إزالة الحرارة، على الرغم من أن استخدام مضخة مياه كهربائية لتدوير سائل التبريد يزيد من الفقد الطفيلي في إجمالي طاقة خرج المولد. أما تبريد الجانب البارد للمولد الكهروحراري بالماء، كما هو الحال عند توليد الطاقة الكهروحرارية من علبة المرافق الساخنة لمحرك قارب داخلي، فلا يعاني من هذا العيب. فالماء سائل تبريد أسهل بكثير في الاستخدام الفعال مقارنةً بالهواء.

المزيد حول الأنظمة الهجينة الكهروضوئية الحرارية (PV-TEG)

ملخص

تستخدم الخلايا الشمسية الجزء عالي التردد من الإشعاع فقط، بينما تُهدر طاقة الحرارة منخفضة التردد. وقد سُجّلت عدة براءات اختراع لاستخدام الأجهزة الكهروحرارية بالتوازي أو بالتتابع مع الخلايا الشمسية. [ 1 ] [ 43 ] وتكمن الفكرة في زيادة كفاءة النظام الشمسي/الكهروحراري المُدمج لتحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء مفيدة. وتعاني الخلايا الشمسية التقليدية أيضًا من انخفاض الكفاءة (-0.45%/°م) مع ارتفاع درجة الحرارة، ويمكن أن يُساعد استخدام مولدات الطاقة الكهروحرارية في تبديد هذه الحرارة المهدرة مع زيادة كفاءة الألواح الشمسية في الوقت نفسه. [ 44 ] [ 45 ]

بنية النظام

وحدة واحدة من وحدات توليد الطاقة الكهروحرارية (TEG) من نوع PV-TEG المترابط حرارياً

توجد طريقتان محتملتان لربط مولدات الطاقة الكهروحرارية بالألواح الكهروضوئية. من الناحية الميكانيكية، أبسطها نظام الربط الحراري. يتضمن هذا النظام تركيب مولدات الطاقة الكهروحرارية في مصفوفة خلف اللوح الكهروضوئي. يتدفق الحر من السطح الخلفي للوح إلى الجانب الساخن من وحدات الطاقة الكهروحرارية، والذي يجب تبريده من الجانب الآخر. يتمثل أحد الأساليب البسيطة لتوليد تدرج درجة الحرارة اللازم عبر مولدات الطاقة الكهروحرارية في استخدام مشتتات حرارية لتعزيز التبريد بالحمل الحراري. [ 46 ]

يتمثل النظام الثاني في الربط البصري بين الخلايا الكهروضوئية ومولدات الطاقة الكهروحرارية. وباستخدام المرايا والمرشحات، يتم تقسيم الإشعاع الشمسي الوارد إلى نطاقين. يُوجَّه طيف الأشعة تحت الحمراء ذو ​​الطول الموجي الأطول إلى مصفوفة من مولدات الطاقة الكهروحرارية حيث تُستخلص الطاقة الحرارية لتوليد الكهرباء. أما الأطوال الموجية الأخرى فتُرسَل إلى اللوحة الكهروضوئية حيث تُحوَّل إلى كهرباء. [ 46 ]

تحسينات في الأداء

في ظل الظروف المحيطة، وباستخدام أنظمة مقترنة حراريًا، سُجّلت كفاءات بلغت 3.05%. [ 46 ] وقد لوحظت مكاسب أعلى في ظل ظروف مُحسّنة. قام أحد فرق البحث بوضع نظام كهروضوئي-مولد حراري كهربائي (PV-TEG) ​​في حجرة مفرغة من الهواء لمنع الحمل الحراري على السطح العلوي (الساخن) لمصفوفة الخلايا الكهروضوئية، وللسماح لهم بالتحكم بدقة أكبر في تدرج درجة الحرارة عبر المولدات الحرارية الكهربائية. وقد أبلغوا عن زيادة في كفاءة المولدات الحرارية الكهربائية من قيم سُجّلت سابقًا بلغت 0.5% إلى 4.4%. [ 47 ] وهناك طريقة أخرى لتنظيم تدرج درجة الحرارة عبر المولدات الحرارية الكهربائية، وهي استخدام مواد تغيير الطور (PCMs). تُساعد هذه المواد في الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجانب البارد على كامل مساحة اللوحة، وتجنب النقاط الساخنة التي قد تُقلل من كفاءة الخلايا الكهروضوئية. كما أنها تُحافظ على درجة حرارة ثابتة للجانب البارد من المولدات الحرارية الكهربائية، وتُساعد في تنظيم توليد الطاقة، وبالتالي زيادة الكفاءة. [ 45 ] تستخدم مواد تغيير الطور الهجينة العضوية المعدنية مواد غير سامة مثل زيت جوز الهند أو شمع العسل مقترنة بجزيئات نانوية معدنية لتسهيل التوصيل الحراري داخل المادة من أجل نقل الحرارة بكفاءة. [ 45 ]

القيود

تنطبق جميع القيود العملية المذكورة أعلاه على أنظمة الخلايا الكهروضوئية الحرارية الكهربائية. ولن تُطرح هذه الأنظمة في السوق التجارية إلا بعد أن تتمكن من تحقيق كفاءة تتجاوز 10% في ظل تدرجات حرارية نموذجية في الظروف المحيطة. ولا يُمكن تبرير التكلفة الإضافية لدمج مصفوفات الخلايا الكهروضوئية الكهربائية في الألواح الشمسية بالنظر إلى التحسينات الطفيفة في الكفاءة التي تُحققها المواد والتصاميم الحالية.

STEG

أعلن معهد البصريات عن مولد كهروحراري شمسي (STEG) يتمتع بكفاءة تصل إلى 15%. وتشمل التقنيات التي تم الكشف عنها ما يلي:

  • التنجستن المعدل لامتصاص الضوء بشكل انتقائي عند أطوال الموجات الشمسية المثلى.
  • تم حفر الأسطح المعدنية العلوية بهياكل نانوية لتعزيز امتصاص الطاقة ضمن الطيف الشمسي المفيد
  • تم حفر الأسطح السفلية لتحسين تبديد الحرارة عن طريق الإشعاع عند ترددات أخرى. [ 48 ]

سوق العقود الآجلة

على الرغم من استخدام تقنية المولدات الكهروحرارية في التطبيقات العسكرية والفضائية لعقود، يجري تطوير مواد وأنظمة كهروحرارية جديدة [ 49 ] لتوليد الطاقة باستخدام الحرارة المهدرة ذات درجات الحرارة المنخفضة أو المرتفعة، مما قد يوفر فرصة كبيرة في المستقبل القريب. تتميز هذه الأنظمة أيضًا بإمكانية التوسع إلى أي حجم، وانخفاض تكاليف التشغيل والصيانة.

يُقدّر حجم السوق العالمي للمولدات الكهروحرارية بنحو 320 مليون دولار أمريكي في عام 2015، و472 مليون دولار أمريكي في عام 2021، ليصل إلى 1.44 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 11.8%. [ 50 ] تستحوذ أمريكا الشمالية حاليًا على 66% من حصة السوق، وستظل السوق الأكبر في المستقبل القريب. [ 51 ] مع ذلك، من المتوقع أن تشهد دول آسيا والمحيط الهادئ والدول الأوروبية نموًا بمعدلات أعلى نسبيًا. وقد وجدت دراسة أن سوق آسيا والمحيط الهادئ سينمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 18.3% خلال الفترة من 2015 إلى 2020، وذلك نتيجةً للطلب المتزايد على المولدات الكهروحرارية من قِبل قطاع صناعة السيارات لزيادة كفاءة استهلاك الوقود، فضلًا عن التوسع الصناعي المتنامي في المنطقة. [ 52 ]

تُجرى حاليًا دراسات أولية على مولدات الطاقة الكهروحرارية صغيرة الحجم في مجال التقنيات القابلة للارتداء، بهدف تقليل وقت الشحن أو الاستغناء عنه تمامًا وزيادة مدة الشحن. وقد ركزت الدراسات الحديثة على تطوير مادة كهروحرارية غير عضوية مرنة، وهي سيلينيد الفضة، على ركيزة من النايلون. تُمثل المواد الكهروحرارية تكاملًا مثاليًا مع الأجهزة القابلة للارتداء، إذ تستمد الطاقة مباشرةً من جسم الإنسان، مما يُتيح إنشاء جهاز ذاتي التزويد بالطاقة. استخدم أحد المشاريع سيلينيد الفضة من النوع السالب (n) على غشاء من النايلون. يتميز سيلينيد الفضة بأنه شبه موصل ذو فجوة نطاق ضيقة، يتمتع بموصلية كهربائية عالية وموصلية حرارية منخفضة، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات الكهروحرارية. [ 53 ]

يُعد سوق مولدات الطاقة الكهروحرارية منخفضة الطاقة، أو ما يُعرف بسوق "أقل من واط" (أي توليد طاقة قصوى تصل إلى 1 واط )، قطاعًا متناميًا في سوق مولدات الطاقة الكهروحرارية، مستفيدًا من أحدث التقنيات. تشمل تطبيقاتها الرئيسية أجهزة الاستشعار، وتطبيقات الطاقة المنخفضة، وعلى نطاق أوسع تطبيقات إنترنت الأشياء . أشارت إحدى شركات أبحاث السوق المتخصصة إلى شحن 100,000 وحدة في عام 2014، وتتوقع الشركة شحن 9 ملايين وحدة سنويًا بحلول عام 2020. [ 54 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 فرنانديز-يانيز، ب.؛ روميرو، ف.؛ أرماس، أ.؛ سيريتي، ج. (سبتمبر 2021). "الإدارة الحرارية للمولدات الكهروحرارية لاستعادة الطاقة المهدرة" . الهندسة الحرارية التطبيقية . 196 117291. Bibcode : 2021AppTE.19617291F . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2021.117291 .
  2. 1 2 أدروجا، نيكنج؛ ميهتا، شروتي ب.؛ شاه، براتيك (2015-03-01). "مراجعة الكهروحرارية لتحسين جودة الطاقة" . مجلة التقنيات الناشئة والبحوث المبتكرة . 2 (3 (مارس 2015)). جيتير.
  3. ↑ "الألواح الشمسية الجديدة تولد الكهرباء لفترة طويلة بعد غروب الشمس" . 11 أبريل 2022.
  4. ↑ كريمر، دانيال؛ بوديل، بيد؛ فينغ، هسين-بينغ؛ كايلور، ج. كريستوفر؛ يو، بو؛ يان، شياو؛ ما، يي؛ وانغ، شياووي؛ وانغ، ديزي؛ موتو، أندرو؛ ماكيناني، كينيث؛ كييزا، ماتيو؛ رين، تشيفنغ؛ تشين، غانغ (يوليو 2011). "مولدات الطاقة الشمسية الكهروحرارية المسطحة عالية الأداء ذات التركيز الحراري العالي". مجلة نيتشر ماتيريالز . 10 (7): 532-538 . Bibcode : 2011NatMa..10..532K . doi : 10.1038/nmat3013 . PMID 21532584 . 
  5. ^ سيبيك، تي جيه (1825). "Magnetische Polarization der Metalle und Erze durch Temperatur-Differenz (الاستقطاب المغناطيسي للمعادن والمعادن عن طريق اختلافات درجات الحرارة)" . Abhandlungen der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu Berlin (رسائل الأكاديمية الملكية للعلوم في برلين)الصفحات 265-373 . 
  6. ^ سيبيك، تي جيه (1826). "Ueber die Magnetische Polarization der Metalle und Erze durch Temperatur-Differenz،" (حول الاستقطاب المغناطيسي للمعادن والمعادن باختلافات درجات الحرارة)" . Annalen der Physik und Chemie . 6 : 286.
  7. ^ بلتيير (1834). "Nouvelles expériences sur la caloricité des courants électrique (تجارب جديدة حول التأثيرات الحرارية للتيارات الكهربائية)" . حوليات الكيمياء والفيزياء . 56 : 371 – 386.
  8. ↑ "أحدث أنواع مولدات الطاقة الشمسية الكهربائية" . مجلة العالم التقني . مارس 1909. ص 358. 
  9. ↑ "كيفية بناء لوحة شمسية منخفضة التقنية؟" . مجلة التقنية المنخفضة . 5 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-09-02 .
  10. ^ بيسواس، كانيشكا؛ هو، جيا تشينغ؛ بلوم، إيفان د.؛ وو، تشون-I؛ هوجان، تيموثي P.؛ سيدمان، ديفيد ن.؛ درافيد، فيناياك ب.؛ كاناتزيديس، ميركوري ج. (2012). “الكهرباء الحرارية السائبة عالية الأداء مع بنيات هرمية واسعة النطاق”. طبيعة . 489 (7416): 414– 418. بيب كود : 2012Natur.489..414B . دوى : 10.1038 / طبيعة 11439 . بميد 22996556 . S2CID 4394616 .  
  11. ↑ أنسيل، جي بي؛ مودريك، إم إيه؛ لونغو، جي إم؛ بوبيميلر، كيه آر؛ هورويتز، إتش إس (1982). " أكسيد الكالسيوم والمنغنيز Ca₂Mn₃O₈ " ( ملف PDF) . مجلة أكتا كريستالوغرافيكا ، القسم ب . 38 (6). الاتحاد الدولي لعلم البلورات: 1795-1797 . doi : 10.1107/S0567740882007201 .
  12. ↑ "EspressoMilkCooler.com – وحدات الطاقة الكهروحرارية TEG CMO 800 °C و Cascade 600 °C للجانب الساخن" . espressomilkcooler.com .  
  13. ↑ "وحدات طاقة Teg ذات درجة الحرارة العالية" . مؤرشف من الأصل في 17 ديسمبر 2012.
  14. ↑ "المولدات الكهروحرارية" . large.stanford.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-10-2022 .
  15. ↑ فان، ليانغشوانغ؛ يانغ، هينغيو؛ شي، غوفينغ (2021). "الخواص الكهروحرارية لطبقة أحادية من ثلاثي فوسفيد الزرنيخ ( AsP3): دراسة من المبادئ الأولى" . مجلة فرونتيرز في الهندسة الميكانيكية . 7. doi : 10.3389/fmech.2021.702079 .
  16. ↑ "كيف تعمل المولدات الكهروحرارية - ألفابيت إنرجي" . ألفابيت إنرجي . مؤرشف من الأصل في 16 نوفمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 28 أكتوبر 2015 .
  17. ↑ تشين، مينغ (29 أبريل 2015). "دراسة حول مياه أعماق البحار والطاقة الحرارية لتوليد الطاقة الكهروحرارية" . ملخصات اجتماعات الجمعية الكهروكيميائية . MA2015-01 (3). الجمعية الكهروكيميائية: 706. doi : 10.1149/MA2015-01/3/706 . تاريخ الاسترجاع: 11 مارس 2019 .
  18. ↑ "التكنولوجيا الكهروحرارية المتقدمة: تزويد المركبات الفضائية والأجهزة بالطاقة لاستكشاف النظام الشمسي" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2019 .
  19. ↑ ووكر، كريس (28 يناير 2013). "كيف يمكن للمولدات الكهروحرارية أن تساعد البيئة؟" . AZO Clean Tech . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2019 .
  20. ↑ جزيري، نسرين؛ بوغامورا، عايدة؛ مولر، ينس؛ مزغاني، إبراهيم؛ تونسي، فارس؛ إسماعيل، محمد (2020-12-01). "مراجعة شاملة للمولدات الكهروحرارية: التقنيات والتطبيقات الشائعة" . تقارير الطاقة . SI: تخزين الطاقة - نحو مستقبل طاقة نظيفة. 6 : 264-287 . Bibcode : 2020EnRep...6..264J . doi : 10.1016/j.egyr.2019.12.011 . S2CID 212902804 . 
  21. ↑ أدانكي، ساتيش؛ نيدوماران، د. (ديسمبر 2019). "محاكاة وتصنيع مولدات الطاقة الكهروحرارية للأجهزة الإلكترونية المحمولة" . علم وهندسة المواد: ب . 251 114453. doi : 10.1016/j.mseb.2019.114453 . S2CID 209724788 . 
  22. ^ كومار، بالانيسامي موهان؛ جاغاديش بابو، فيلورو؛ سوبرامانيان، أرجون؛ باندلا، ايشواريا؛ ثاكور، نيتيش. راماكريشنا، سيرام؛ وي ، هو (يونيو 2019). "تصميم المولد الكهروحراري وتطبيقاته الطبية" . التصاميم . 3 (2): 22. دوى : 10.3390/designs3020022 .
  23. 1 2 3 4 إسماعيل، باسل إ.؛ أحمد، وائل ح. (2009-01-01). "توليد الطاقة الكهروحرارية باستخدام طاقة الحرارة المهدرة كتقنية خضراء بديلة". براءات الاختراع الحديثة في الهندسة الكهربائية والإلكترونية . 2 (1): 27-39 . doi : 10.2174/1874476110902010027 .
  24. ↑ جولدسميد، هـ. جوليان (2016). مقدمة في الكهروحرارية . سلسلة سبرينغر في علوم المواد. المجلد 121. برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ. Bibcode : 2016inh..book.....G . doi : 10.1007/978-3-662-49256-7 . ISBN  978-3-662-49255-0.
  25. ↑ سنايدر، ج. (أكتوبر 2003). "الكفاءة الكهروحرارية والتوافق" (ملف PDF) . مجلة Physical Review Letters . 91 (14) 148301. Bibcode : 2003PhRvL..91n8301S . doi : 10.1103/physrevlett.91.148301 . PMID 14611561 . 
  26. ↑ كانديمير، علي؛ أوزدن، أيبرك؛ كاجين، طاهر؛ سيفيك، جيم (2017). "هندسة التوصيل الحراري للهياكل النانوية أحادية البعد من السيليكون والجرمانيوم" . مجلة علوم وتكنولوجيا المواد المتقدمة . 18 (1): 187-196 . Bibcode : 2017STAdM..18..187K . doi : 10.1080/14686996.2017.1288065 . PMC 5404179. PMID 28469733 .  
  27. ↑ كاناتزيديس، م (2014). " موصلية حرارية منخفضة للغاية ومعامل جدارة كهروحرارية مرتفع في بلورات SnSe". مجلة نيتشر . 508 (7496): 373-377 . Bibcode : 2014Natur.508..373Z . doi : 10.1038/nature13184 . PMID 24740068. S2CID 205238132 .  
  28. ↑ هوري، تاكوما؛ شيومي، جونيتشيرو (2018). "ضبط طيف نقل الفونون لتحسين المواد الكهروحرارية" . مجلة علوم وتكنولوجيا المواد المتقدمة . 20 (1): 10-25 . doi : 10.1080/14686996.2018.1548884 . PMC 6454406. PMID 31001366 .  
  29. 1 2 كيم، سانغ (2015). "مصفوفات الانخلاعات الكثيفة المدمجة في حدود الحبيبات لتطبيقات كهروحرارية عالية الأداء" (ملف PDF) . مجلة ساينس . 348 (6230): 109-114 . Bibcode : 2015Sci...348..109K . doi : 10.1126/science.aaa4166 . PMID 25838382. S2CID 31412977 .  
  30. ↑ كيم، دي إس (2008). "خيارات التبريد بالطاقة الشمسية - مراجعة لأحدث التقنيات". المجلة الدولية للتبريد . 31 (1): 3-15 . doi : 10.1016/j.ijrefrig.2007.07.011 .
  31. ↑ كوجوكارو-ميريدين، أوانا. "تصميم المواد الكهروحرارية من خلال التحكم في البنية المجهرية والتركيب" . معهد ماكس بلانك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 نوفمبر 2016 .
  32. ↑ عزيتوني، س.؛ فرنانديز-يانيز، ب.؛ سانشيز، ل.؛ أرماس، أ. (يوليو 2020). "موازنة الطاقة العالمية في محرك ديزل مزود بمولد كهروحراري". الطاقة التطبيقية . 269 115139. Bibcode : 2020ApEn..26915139E . doi : 10.1016/j.apenergy.2020.115139 . S2CID 219428113 . 
  33. ↑ جون، فيربانكس (2014). "مولدات الطاقة الحرارية الكهربائية للسيارات وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء" (ملف PDF) . وزارة الطاقة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2019 .
  34. ↑ فيرينباخر، كاتي. "شركة ناشئة تُدخل تقنية تحويل الحرارة إلى طاقة على نطاق واسع في مجال المركبات" . مجلة فورتشن . تاريخ الاطلاع: 11 مارس 2019 .
  35. ↑ فرنانديز-يانيز، ب.؛ أرماس، أ.؛ كيوان، ر.؛ ستيفانوبولو، أ .؛ بومان، أ. ل. (2018). "مولد كهروحراري في أنظمة عادم محركات الاحتراق بالشرارة والاحتراق بالضغط. مقارنة مع مولد توربيني كهربائي". الطاقة التطبيقية . 229 : 80-87 . Bibcode : 2018ApEn..229...80F . doi : 10.1016/j.apenergy.2018.07.107 . S2CID 116417579 . 
  36. ↑ تشو، يو؛ بول، سومناث؛ بهونيا، سواروب (2008). "استخلاص الحرارة المهدرة في المعالج الدقيق باستخدام المولدات الكهروحرارية: النمذجة والتحليل والقياس". التصميم والأتمتة والاختبار في أوروبا 2008. الصفحات 98-103 . doi : 10.1109/DATE.2008.4484669 . ISBN  978-3-9810801-3-1.
  37. ↑ كريمر، دانيال (2011). "مولدات الطاقة الشمسية الكهروحرارية ذات الألواح المسطحة عالية الأداء مع تركيز حراري عالٍ". مجلة نيتشر ماتيريالز . 10 (7): 532-538 . Bibcode : 2011NatMa..10..532K . doi : 10.1038/nmat3013 . PMID 21532584 . 
  38. ↑ ليو، ليبينغ (2014). "جدوى محطات الطاقة واسعة النطاق القائمة على التأثيرات الكهروحرارية" . المجلة الجديدة للفيزياء . 16 (12) 123019. Bibcode : 2014NJPh...16l3019L . doi : 10.1088/1367-2630/16/12/123019 .
  39. ↑ "معرض جوجل للعلوم 2013 : مشروع: المصباح اليدوي المجوف" . معرض جوجل للعلوم . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 ديسمبر 2015 . 
  40. ↑ ماكوسينسكي، آن. "المشروب الإلكتروني: استخلاص الكهرباء من المشروبات" .
  41. ↑ تشونغ، إميلي (17 يونيو 2014). "فتاة من كولومبيا البريطانية تخترع مصباحاً أمامياً يعمل بحرارة الجسم" . أخبار سي بي سي .
  42. ↑ "خبير لوجستيات الجيش" . 1998.
  43. ↑ كريمر، د؛ هو، ل؛ موتو، أ؛ تشين، ش؛ تشين، ج؛ كييزا، م (2008)، "الأنظمة الهجينة الكهروضوئية الحرارية: منهجية عامة للتحسين"، رسائل الفيزياء التطبيقية ، 92 (24): 243503، رمز Bibcode : 2008ApPhL..92x3503K ، doi : 10.1063/1.2947591 ، S2CID 109824202 
  44. ↑ شانديل، راهول؛ سينغ شانديل، شيام؛ براساد، ديو؛ براكاش دويفيدي، رام (2022-10-01). "مراجعة لأنظمة الطاقة الحرارية الكهربائية لتعزيز توليد الطاقة الكهروضوئية" . تقنيات الطاقة المستدامة وتقييماتها . 53 102585. doi : 10.1016/j.seta.2022.102585 . ISSN 2213-1388 . 
  45. 1 2 3 خوشنازم، محمد جواد؛ مرزبان، علي؛ عظيمي، ندى (15-03-2023). "تحسين أداء الألواح الكهروضوئية المدمجة مع مولدات الطاقة الحرارية ومواد تغيير الطور: تحسين وتحليل الترتيب الكهروحراري" . الطاقة . 267 126556. doi : 10.1016/j.energy.2022.126556 . ISSN 0360-5442 . 
  46. لورينزي ، برونو؛ مارياني، باولو؛ ريالي، أندريا؛ دي كارلو، ألدو؛ تشين، غانغ؛ ناردوتشي، داريو (15 أكتوبر 2021). " التطوير العملي لأنظمة هجينة فعالة كهروحرارية-ضوئية تعتمد على خلايا شمسية ذات فجوة طاقة واسعة" . الطاقة التطبيقية . 300 117343. arXiv : 2101.08504 . doi : 10.1016/j.apenergy.2021.117343 . ISSN 0306-2619 . 
  47. ↑ كريمر، دانيال؛ بوديل، بيد؛ فينغ، هسين-بينغ؛ كايلور، ج. كريستوفر؛ يو، بو؛ يان، شياو؛ ما، يي؛ وانغ، شياووي؛ وانغ، ديزي؛ موتو، أندرو؛ ماكيناني، كينيث؛ كييزا، ماتيو؛ رين، تشيفنغ؛ تشين، غانغ (يوليو 2011). "مولدات الطاقة الشمسية الكهروحرارية ذات الألواح المسطحة عالية الأداء مع تركيز حراري عالٍ" . مجلة نيتشر ماتيريالز . 10 (7): 532-538 . doi : 10.1038/nmat3013 . ISSN 1476-4660 . 
  48. ↑ "إعلان جامعة روتشستر بالولايات المتحدة الأمريكية: يمكن أن يعطي المعدن الأسود دفعة قوية لتوليد الطاقة الشمسية" .
  49. ↑ بولز، يان-هندريك (16 ديسمبر 2021). "نهج جديد يكتشف موادًا يمكنها تحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء" . ذا كونفرسيشن . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يناير 2022 .
  50. ↑ "تحليل سوق المولدات الكهروحرارية - 2030 | حسب المادة والتطبيق" . أبحاث السوق المتحالفة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 نوفمبر 2022 .
  51. ↑ «من المتوقع أن يتجاوز حجم سوق مولدات الطاقة الكهروحرارية العالمية 720 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2021: وفقًا لشركة أبحاث السوق» . www.keyc.com . تاريخ الاطلاع: 28 أكتوبر 2015 .
  52. ↑ "سوق المولدات الكهروحرارية بقيمة 547.7 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2020" . www.prnewswire.com (بيان صحفي) . تاريخ الاطلاع: 28 أكتوبر 2015 .
  53. ↑ دينغ، ي. (2019). "فيلم عالي الأداء من نوع n من Ag2Se على غشاء نايلون لمولد طاقة كهروحراري مرن" . نيتشر كوميونيكيشنز . 10 (841): 841. doi : 10.1038/s41467-019-08835-5 . PMC 6381183. PMID 30783113 .  
  54. ↑ "سوق مولدات الطاقة الكهروحرارية ذات القدرة الأقل من واط في ازدياد" . 15-03-2016 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-09-2016 .