برقی توانائی ٹی ای جی کے تھرمو الیکٹرک جنریٹر
مواد تھرمو الیکٹرک جنریٹروں کے آپریشن کے اصولوں اور ان کے استعمال کے علاقوں کے بارے میں بتاتا ہے۔
بجلی کا بڑا حصہ اب تھرمل پاور پلانٹس سے پیدا ہوتا ہے۔ جیواشم ایندھن کو جلانے سے، الیکٹرک جنریٹروں کی ٹربائنیں اسٹیشنوں پر ایک انٹرمیڈیٹ ہیٹ کیریئر (سپر ہیٹیڈ بھاپ) کے ذریعے حرکت میں آتی ہیں۔ توانائی کی پیداوار کا سلسلہ پیچیدہ، خطرناک اور مہنگا ہے۔ لیکن یہ آپ کو اعلی کارکردگی (کارکردگی) کے ساتھ برقی توانائی پیدا کرنے کے لیے طاقتور یونٹ بنانے کی اجازت دیتا ہے۔
کیا گرمی کو بجلی میں آسانی سے تبدیل کرنے کا کوئی متبادل ہے؟ طبیعیات ہاں کہتی ہے۔ ٹیک کہتے ہیں، "ابھی تک نہیں." اس کے بارے میں کہ کون صحیح ہے اور حرارت کو توانائی میں تبدیل کرنے کے راستے میں کیا مشکلات ہیں، اس مضمون کا مواد۔ حرارت کو برقی رو میں براہ راست تبدیل کرنے کا طریقہ 1821 سے جانا جاتا ہے، جب تھرمو الیکٹرسٹی کا رجحان، جسے آج سیبکوف اثر کے نام سے جانا جاتا ہے، دریافت ہوا تھا۔
جب دو مختلف دھاتوں کے رابطے کو گرم کیا جاتا ہے، تو تاروں کے سروں پر ممکنہ فرق پیدا ہوتا ہے، اور جب وہ بند ہو جاتے ہیں، تو سرکٹ میں کرنٹ بہنا شروع ہو جاتا ہے۔ طبیعیات دانوں نے جلد ہی سمجھ لیا کہ کرنٹ کی شدت کا براہ راست انحصار مواد کی قسم، دھات کے ٹھنڈے اور گرم جنکشن کے درمیان درجہ حرارت کے فرق، دھاتوں کی تھرمل چالکتا اور مزاحمت پر ہے۔ درجہ حرارت کے بڑے فرق اور اعلی چالکتا کرنٹ میں اضافہ کرتے ہیں، جبکہ اعلی تھرمل چالکتا اثر کو کمزور کر دیتی ہے۔
دھاتوں کا استعمال کرتے ہوئے تھرمو الیکٹرک جنریٹر (TEG) بنانے کی طویل کوششوں کے بعد، اس خیال کو ترک کر دیا گیا۔ دھاتوں میں مزاحمت کم ہوتی ہے، جس کی وجہ سے مقامی سرد اور گرم جنکشن کو الگ کرنا ممکن ہوتا ہے، لیکن اعلی تھرمل چالکتا اور، اس کے مطابق، باہر سے گرمی کا بہاؤ عناصر کی کارکردگی کو کم کرتا ہے۔ دھاتوں سے بنے ٹی ای جی عناصر کی نتیجہ خیز کارکردگی 1-2٪ سے زیادہ نہیں ہے۔ اثر کو طویل عرصے تک فراموش کر دیا گیا اور مختلف دھاتوں کے جنکشن کو صرف پیمائش کی تکنیک میں استعمال کیا گیا۔ درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے یہ مانوس تھرموکوپل ہیں۔
آج، پہلے جنریٹر کی اولاد ماہرین ارضیات، سیاحوں اور صرف دور دراز علاقوں کے رہائشیوں کی خدمت کرتی ہے۔اس طرح کے جنریٹرز کی طاقت چھوٹی ہے - 2 سے 20 واٹ تک۔ زیادہ طاقتور (25 سے 500 W تک) جنریٹر مین گیس پائپ لائنوں پر پاور ٹولز یا پائپوں کے کیتھوڈک تحفظ تک نصب ہیں۔ 1 کلو واٹ یا اس سے زیادہ پاور ویدر اسٹیشن کے آلات کے جنریٹر، لیکن اعلی درجہ حرارت کے حرارتی ذرائع کی ضرورت ہوتی ہے: مثال کے طور پر، گیس۔
غیر ملکی جنریٹروں کے بارے میں کچھ کہنے کو کچھ نہیں جو تابکار کشی کی حرارت کو براہ راست بجلی میں تبدیل کر دیتے ہیں — ایک دائرہ کار اور حساس معلومات بہت تنگ ہیں۔ یہ صرف اتنا جانا جاتا ہے کہ خلا میں انفرادی سیٹلائٹ آلات کو مسلسل بجلی کی فراہمی کے لیے ایسی تنصیبات سے لیس ہیں۔
جدید مصنوعات کی مثال کے طور پر، پیرامیٹرز پر غور کریں تھرموجنریٹر قسم B25-12... اس کی آؤٹ پٹ برقی طاقت 12V کے وولٹیج پر 25W ہے۔ گرم زون کا کام کرنے کا درجہ حرارت 400 ڈگری سے زیادہ نہیں ہے، وزن 8.5 کلوگرام تک ہے، قیمت تقریبا 15،000 روبل ہے۔ اس طرح کے جنریٹرز (عام طور پر کم از کم 2) گیس بوائلر کے ساتھ خلائی حرارتی نظام کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔
اسی اصول کے مطابق، 200 واٹ کی طاقت کے ساتھ زیادہ طاقتور TEG ماڈل. کاٹیجوں کو گرم کرنے کے لیے گیس بوائلر کے ساتھ مل کر، وہ نہ صرف بوائلر اور پانی کی گردش پمپ کے آٹومیشن کے لیے بلکہ گھریلو آلات اور روشنی کے لیے بھی بجلی فراہم کرتے ہیں۔
اس کی سادگی اور وشوسنییتا کے باوجود (کوئی حرکت پذیر پرزہ نہیں)، TEG کو بڑے پیمانے پر اپنایا نہیں گیا ہے۔ اس کی وجہ انتہائی کم کارکردگی ہے، جو سیمی کنڈکٹر مواد کے ساتھ بھی 5-7٪ سے زیادہ نہیں ہوتی۔ جو کمپنیاں ایسے جنریٹر تیار کرتی ہیں وہ انہیں چھوٹے بیچوں میں آرڈر کرنے کے لیے بناتی ہیں۔ بڑے پیمانے پر مانگ کی کمی مصنوعات کی قیمتوں میں اضافے کا باعث بنتی ہے۔
تھرمل کنورٹرز کے لیے نئے مواد کی ظاہری شکل کے ساتھ صورت حال بدل سکتی ہے... لیکن اب تک، سائنس کے پاس شیخی بگھارنے کے لیے کچھ نہیں ہے: TEG کے بہترین نمونے 20% کارکردگی کے عنصر کو عبور کرنے میں کامیاب نہیں ہو سکے۔ اس صورت حال میں، ٹی ای جی کے اشتہاری بروشرز، جہاں کارکردگی کو 90 فیصد سے زیادہ قرار دیا گیا ہے، کچھ مضحکہ خیز لگتے ہیں۔ ہوسکتا ہے کہ سائنس دانوں کے لیے جوشیلے مارکیٹرز سے سیکھنے کا وقت آگیا ہے؟