Термоелектрикаісторія – аналітичний портал
Зеєбек зазначив, що кут відхилення стрілки компаса та напрямок її повороту залежали як від різниці температур нагрітого та ненагрітого місць спайки, так і від того, які речовини було взято. Він експериментував, наприклад, з вісмутом, міддю та сурмою. Пізніше вчені дізналися, що зміна магнітного поля викликається в той момент в речовині електричним струмом, а саме явище стали називати «ефектом Зеєбека».
Пізніше, 1834 року, Жан Шарль Пельтьє (Jean-Charles Peltier) вирішив подивитися, що буде, якщо між двома електродами помістити краплю води та пустити електричний струм. Результат вразив вченого: вода перетворилася на кригу. Це стало відомим під назвою «ефект Пельтьє». Разом із ефектом Зеєбека його відносять до термоелектричних явищ.
Як ефект Зеєбека, так і ефект Пельтьє спостерігаються, коли електричний ланцюг складається з двох різних матеріалів. Прояви ефектів обернені один до одного. При ефект Зеєбека від різниці температур виникає електричний струм. При ефекті Пельтьє під час пропускання струму змінюється температура. Варто уточнити, що, якщо змінити полярність струму, провідник не буде охолоджуватися, а навпаки розігріватися. Обидва ефекти незначно виявляються при контакті двох металів, проте дуже помітні, якщо ми маємо справу з двома напівпровідниками.
Практичну користь із двох таких чудових явищ навчилися отримувати далеко ще не відразу. Але зараз і ефект Пельтьє, і ефект Зеєбека знаходять активне застосування у техніці. Для охолодження можна використовувати "елементи Пельтьє" (англійською вони називаються thermoelectric cooler - термоелектричний охолоджувач, TEC). Це дві чи кілька пар напівпровідників, з'єднаних перемичками. При підключенні до електричної мережі,одна із сторін елемента Пельтьє охолоджуватиметься.
А як працює ефект Зеєбека? Мабуть, першість у його практичному застосуванні належить вітчизняним фізикам. Зроблено це під час війни вченими Фізико-технічного інституту під керівництвом А. Ф. Іоффе. Потрібен був спосіб, що дозволяє партизанам заряджати акумулятори радіопередавачів. Звичайно, партизанським загонам постачали нові батареї за допомогою літаків, але в цей спосіб не завжди вдавалося скористатися. Також було зроблено динамо-машини для підзарядки, які працювали від двигуна автомобіля або від зусиль людини, але вони не вирішили проблеми.
Після війни А. Ф. Іоффе та Ю. П. Маслаковець продовжили роботи в галузі термоелектрики. 1950 року Йоффе написав роботу «Енергетичні основи термоелектричних батарей з напівпровідників», де вивчив властивості напівпровідникових матеріалів, що дозволяють досягти максимально можливого ККД термогенератора. Промисловість СРСР випускала різні типи генераторів, виділені на віддалених місцевостей, де немає доступу до електричної мережі. Був, наприклад, створений термогенератор ТГК-3, що закріплювався на склі гасової лампи і дозволяв живити радіоприймач.
Пізніше, з розвитком електропостачання та доступністю дешевого палива, необхідність у термоелектрогенераторах знизилася. Але й зараз вони знаходять застосування. Насамперед це відбувається там, де інші джерела живлення важкодоступні: в автоматичних маяках та метеорологічних станціях, у пристроях катодного захисту на нафтопроводах.
Сучасним розробкам, що використовують термоелектричні ефекти, буде присвячена друга частина нашої розповіді, яку ви зможете прочитати наступного тижня.