Термоэлектрические генераторы (ТЭГ)

Простейший ТЭГ (термоэлемент) включает два плеча - термоэлектрода, состоящих из разнородных материалов с полупроводниковыми свойствами (с электронной и дырочной проводимостью). С одной стороны термоэлектроды соединены между собой коммутационным соединением через коммутационный слой, а другие их концы подключаются к внешней нагрузке R (Рис. 6.5). В ТЭГ используется термоэлектрический эффект, заключающийся в возникновении разности потенциалов (термо-ЭДС) на концах термоэлектронов, имеющих разную температуру ( и ).

Под её действием в нагрузке появляется постоянный ток. Величина термо-ЭДС на одном элементе - доли Вольта и их соединяют последовательно - параллельно.

Физические процессы в ТЭГ происходят следующим образом. При нагревании одного конца термоэлектрода с электронной проводимостью скорость движения электронов в нем увеличивается. При этом электроны путем диффузии перемещаются в сторону холодного конца, на котором накапливается отрицательный потенциал по отношению к горячему концу. В результате действия возникшего электрического поля появляется обратный поток электронов. При определенной величине резкости потенциалов между концами электрода наступает динамическое равновесие между двумя потоками заряженных частиц. Такой же процесс происходит и при нагревании одного конца термоэлектрода с дырочной проводимостью с той лишь разницей, что в этом случае к холодному концу перемещаются носители положительного заряда, а не электроны. На холодном конце электрода накапливается положительный потенциал по отношению к горячему. Мощности достаточные для судовых систем электродвижения можно получить от атомных ТЭГ, расположенных в активной зоне ядерных реакторов с твердыми электродами. Имеются варианты приложения ТЭГ в виде дополнительных каскадов к обычным ГЭУ для утилизации теплоты отходящих газов.

Достоинством ТЭГ является простота и компактность, отсутствие движущих частей, бесшумность.

Недостаток - относительно малый КПД и зависимость их электрических характеристик от нагрузки.