Toymilitary's

こんな物を作ってました。



発電部 30mm角ペルチェ2段重ねを2並列 計4個
冷却部 Intel バルクCPUファンセット(ジャンク 250円 DC12V 0.12Aファン付）
遮熱は100円均一で買ってきたSUSの鍋蓋

コレを利用して、蒸気熱による発電を試みた。

またペルチェは電圧優先で全て直列配線とした
（これは誤りの可能性もあり、後日2直2並列も確認する）


「結果」
沸騰した湯の上面100℃で外気28℃程度、温度差約70℃の環境下では
DC+4.0V(後日配線と構造を改良して+5Vも超えた)の
発電が行え、装着された空冷ファンによる自立冷却での発電が行えた。

しかし、発熱量に対して冷却が追い付かず、熱量飽和により電圧が低下し冷却ファンが停止
発電電圧が低下を始めた為、急遽実験を中止した。
（発熱側が水蒸気であれば、加熱を続けても
発電部分に損傷は無いが、実験に意味が無い為の中止）

（飽和確認し停止直後のフィンを触ると40℃～50℃と高温になっており
放熱が追い付かなかった事が確認された。）


「原因の予想」
使用していたCPU用ファンと放熱フィンは、低電圧のIntel CPU用であり
今回の実験のような100℃の「熱」を放熱するに十分な性能が無かったのではないか?
その為、放熱力が不足し、飽和したものと考える。
（しかし、市販製品のバイオライトなどは、もっと小さいファンとフィンで効率的に
運用ができている･･･そこの差を考える必要はある。）

「対策と今後」
対象が絶対100℃およびその前後程度の発熱で有れば
それに十分な放熱性能を持ったフィン、ファン、または両方で有れば
より良い発電が可能であると考える。

構造と配線を少し変更したら、解放電圧で5.04Vまでは向上して
DC/DC無しでも5V出力可能になったが、電流は4mAで足りない。
もっと、十分な温度差を確実に作れれば･･･

ゼーベックの発電量データですがモジュールによって結構変わります。
40mm角で耐温度 +230℃品だと

A温度差60℃ (Cold 50℃) 変換効率 2.39%
B温度差120℃ (Cold 50℃) 変換効率 4.08%
C温度差180℃ (Cold 50℃) 変換効率 4.97%

発電量：無負荷電圧：負荷電圧
A 1.19W：3.27V：1.86V
B 4.17W：6.48V：3.65V
C 7.95W：9.43V：5.25V

これが1枚での数値になります。

二重や二枚の場合、場合は比例します。
2重x4列だと最大64Whの発電が可能な計算ですが
安定して温度差を作り続けれられる方法が有れば？の話です。

蒸気熱発電や熱水発電なら常時温度差70度くらいは狙えますが
効率も低いし発電量も少ない･･･安定的なのは良いですけどね。

沸点が220℃の媒体が有れば解決かもしれませんけど、圧力とか
温度管理が必要なのは構造が複雑化してNGですし
個人で作るバイナリー発電システムは中々難しいですね。

2重x4並列でも約20分で3.17Whは発電できるので、調理中にスマートフォンの
充電は可能かもしれませんけど、エネルギー効率がかなり低い。
複合発電にしても効率的かどうか