miniaturadaimagem|Módulo de energia termoelétrica Seebeck Um gerador termoelétrico (GTE) (em inglês: thermoelectric generator ou TEG), também chamado de gerador Seebeck, é um dispositivo de estado sólido que converte calor (impulsionado por diferenças de temperatura diretamente em energia elétrica por meio de um fenómeno chamado efeito Seebeck (uma forma de efeito termoelétrico). Os geradores termoelétricos funcionam como motores térmicos, mas são menos volumosos e não têm partes móveis. No entanto, os TEGs são normalmente mais caros e menos eficientes. Quando o mesmo princípio é usado ao contrário para criar um gradiente de calor a partir de uma corrente elétrica, é chamado de refrigerador termoelétrico (ou Peltier).
Os geradores termoelétricos podem ser usados em centrais de energia e fábricas para converter calor residual em energia elétrica adicional e em automóveis como geradores termoelétricos automotivos (em inglês: ATGs) para aumentar a eficiência de combustível. Os geradores termoelétricos de radioisótopos usam radioisótopos para gerar a diferença de temperatura necessária para alimentar sondas espaciais. Os geradores termoelétricos também podem ser usados junto com painéis solares.
História Em 1821, Thomas Johann Seebeck descobriu que um gradiente térmico formado entre dois condutores diferentes pode produzir eletricidade. No cerne do efeito termoelétrico está o facto de que um gradiente de temperatura num material condutor resulta em fluxo de calor; isto resulta na difusão de portadores de carga. O fluxo de portadores de carga entre as regiões quentes e frias, por sua vez, cria uma diferença de voltagem. Em 1834, Jean Charles Athanase Peltier descobriu o efeito inverso, que a passagem de uma corrente elétrica pela junção de dois condutores diferentes poderia, dependendo da direção da corrente, fazer com que ela atuasse como um aquecedor ou resfriador. miniaturadaimagem|Painel solar de George Cove retratado na revista The Technical World em março de 1909. George Cove inventou acidentalmente um painel fotovoltaico, apesar de pretender inventar um gerador termoelétrico com termopares, em 1909. Cove observa que o calor por si só não produzia energia, apenas luz incidente, mas não tinha explicação de como isso poderia funcionar. O princípio operacional é agora compreendido como uma forma muito simples de junção de Schottky .
Eficiência A eficiência típica dos TEGs é de cerca de 5–8%, embora possa ser maior. Dispositivos mais antigos usavam junções bimetálicas e eram volumosos. Dispositivos mais recentes usam semicondutores altamente dopados feitos de telureto de bismuto (Bi2Te3), telureto de chumbo (PbTe), óxido de cálcio e manganês (Ca2Mn3O8), ou combinações destes, dependendo da temperatura da aplicação. Estes são dispositivos de estado sólido e, ao contrário dos dínamos, não têm partes móveis, com a exceção ocasional de um ventilador ou bomba para melhorar a transferência de calor. Se a região quente estiver em torno de 1273K e os valores ZT de 3 - 4 forem implementados, a eficiência é de aproximadamente 33-37%; permitindo que os TEGs concorram com certas eficiências de motores térmicos.
A partir de 2021, existem materiais (alguns contendo arsénio e estanho amplamente disponíveis e baratos) que atingem um valor ZT > 3; monocamadaAsP3 (ZT = 3,36 no eixo da poltrona); dopado com tipo n InP3 (ZT = 3,23); dopado com tipo p SnP3 (ZT = 3,46); dopado com tipo p SbP3 (ZT = 3,5).
Construção Os geradores de energia termoelétrica consistem em três componentes principais: materiais termoelétricos, módulos termoelétricos e sistemas termoelétricos que interagem com a fonte de calor.
Ver também
Gerador elétrico Motor Stirling
Ligações externas
Geradores Termoelétricos: uma Tecnologia Sustentável com Impacto no Futuro Próximo (Outubro de 2023, Gazeta de Física da Sociedade Portuguesa de Física)
Categoria:Geradores elétricos Categoria:Termoeletricidade Categoria:Captura de energia