TEG pro napájení nositelné elektroniky nebo IoT

Generování elektrické energie z tepla vyzařovaného součástkami zní jako perpetuum mobile, ale vývoj nejen z univerzity v Osace naznačuje, že se nejedná o nesplnitelný cíl. TEG z osacké univerzity v podobě tenkovrstvého filmu založený na Seebeckově efektu dodává až 158 mW na cm².

Nahrazování baterií malých senzorů generátory proudu využívající energii dostupnou v místě měření, je krokem k rozšíření nositelné elektroniky a jednoduššímu zavedení IoT zařízení. Využívají se solární energie nebo vibrace, stejně jako zmíněné teplo generované součástkami. Nicméně spolehlivost a výkon těchto generátorů není nijak závratný.

V Osace se zaměřují více na mechanické provedení termočlánků na rozdíl od většiny výzkumů, které směřují k vylepšení termoelektrických materiálů. Zjistili zde, že až 40 % energie z termoelektrické reakce je ztraceno na kontaktech.

Paralelní uspořádání elektrod na jedné vrstvě na rozdíl od běžně využívaného vzoru, kde jsou elektrody na sebe kolmé, umožňuje větší ohebnost celého filmu. Díky tomu těsněji přilne k vyhřívanému povrchu i při jeho prohýbání při zahřátí. Materiál pouzder je založený na běžných pouzdřících technikách, čímž by se mohla výrazně snížit výrobní cena, která byla u starších konstrukcí překážkou (TEG se využívali převážně v kosmických projektech).

TEG vyvinutý v Japonsku využívá bizmut telluridové čipy s 250 PN přechody na ploše 50 mm² ohebného substrátu. Maximálního výkonu 158 mW dosahuje při rozdílu teplot 105°C, což odpovídá efektivitě 1,84 %. Tato hodnota je srovnatelná s existujícími generátory.

Více informací o termočlánku vyvíjeného v Osace a video prototypu naleznete na stránkách univerzity nebo shrnutí v článku na Design News, na coolingzone, či podrobně v odborném článku od vývojářů.

radek@cadware.cz