Peltierův článek
Peltierův článek funguje na základě Peltierova jevu, který objevil v roce 1834 Jean C. Peltier. Když prochází proud obvodem se dvěma rozdílnými vodiči zapojenými v sérii (většinou bismut a tellur), jedna z jejich styčných ploch se ochlazuje a druhá zahřívá. Tyto články se běžně používají např. v termoelektrických autochladničkách. Článek pracuje jako tepelné čerpadlo (TEC - thermoelectric cooler), na chladné straně odebírá teplo a na teplé straně teplo opět vydává. Nedostatkem článku je nízká účinnost, na teplé straně vydává podstatně více tepla (součet odebraného tepla a elektrický příkon článku), než odebírá na straně studené.
Peltiérův článek lze užít i k výrobě elektřiny (TEG - thermoelectric generator), při zahřívání a chlazení rozdílných stran vytváří článek elektrický proud. Napětí na článku je závislé na rozdílu teplot a dosahuje jen malých hodnot (desetiny až jednotky V). Článek má poměrně malý výstupní odpor.
Princip Peltierova jevu: Peltierův jev je reverzní jev k jevu Seebeckovu. Elektrony přecházejí z materiálu s větší výstupní prací We do materiálu s menší výstupní prací a v místě styku je jejich pohybu kladen menší odpor. Elektrony zde mají přebytek kinetické energie a ten uvolňují v podobě tepla.
Článek má dvě strany, z nichž jedna chladí a druhá topí. Zařízení pracuje s relativně nízkou účinností, většinou je to v poměru (topicí/chladicí výkon) 1.5 až 2.5, při nulovém rozdílu teplot. Čím se rozdíl teplot zvětšuje, tím se zvětšuje i tento poměr a snižuje účinnost.
Peltierovy články pro běžné použití se vyrábějí v různých velikostech a o různých chladicích parametrech. Jejich základem bývají zpravidla dvě keramické destičky, mezi kterými jsou naneseny oba kovy, na kterých vzniká termoelektrické napětí. Rozměry destiček jsou 10x10 až 60x60 mm, tloušťka celého článku je asi 3 až 6 mm. Maximální chladící výkon se pohybuje od desetiny wattu až po stovky wattů. Maximální rozdíl teplot může dosahovat 60 až 75 °C (pokud bude teplý konec udržován na 30 °C, na studeném může být -30 až -45 °C). Ceny začínají na několika stovkách korun (výkon v desítkách wattů).
Peltierovy články se nejčastěji konstruují tak, že větší množství elementů většinou z polovdičových materiálů je z hlediska toku elektrického proudu zapojeno do série a z hlediska toku tepla paralelně.
Výhody Peltierova článku
- Malé rozměry
- Okamžitý efekt chlazení/topení
- Dosažení nízkých teplot až -20 °C
- Snadná regulace výkonu
- Absolutně tichý provoz (žádné pohyblivé části)
- Dlouhá životnost (teoreticky neomezená)
- Možnost usměrnit chlazení na velmi malou plochu (lze chladit i 10x10 mm preparát na podložním sklíčku mikroskopu)
- Snadná změna směru toku tepla (změna studené a teplé strany článku) - pouze změnou směru elektrického proudu
- Využití pro termoelektrický generátor (TEG)
Nevýhody Peltierova článku
- Přehřívání
- Velká spotřeba proudu
- Vyšší cena v případě potřeby velkého chladicího výkonu
- Malý rozdíl teplot mezi studenou a teplou stranou článku
- Nižší účinnost v porovnání s kompresorovým chlazením
Díky všem zmíněným výhodám se Peltierovy články (prvně průmyslově použité asi v roce 1950 [zdroj?]) rychle šíří ve vědě, průmyslu, lékařství. V současné době se mimo jiné používají v autochladničkách, v kamerách a fotoaparátech s chlazeným snímačem, v elektrotechnice a počítačové technice.
Související články
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Peltierův článek na Wikimedia Commons - Článek na Ekobydlení
