EGZOZ ATIK ISI GERİ KAZANIMININ GERÇEKLEŞTİRİLDİĞİ TERMOELEKTRİK JENERATÖRDE FARKLI YARI İLETKEN MALZEME PERFORMANSININ TEORİK ANALİZİ
EGZOZ ATIK ISI GERİ KAZANIMININ GERÇEKLEŞTİRİLDİĞİ TERMOELEKTRİK JENERATÖRDE FARKLI YARI İLETKEN MALZEME PERFORMANSININ TEORİK ANALİZİ
Yazar: Topalcı, Ümit; Gürbüz, Habib; Akçay, Hüsameddin; Demirtürk, Selim
Dergi: Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, Vol. 8 No. 3, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; İYM,TEM ve TEJ,Yarıiletken malzeme,Egzoz atık ısı geri kazanımı

Bu çalışmada, içten yanmalı motorların (İYM) egzoz atık ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü termoelektrik jeneratörde (TEJ) farklı yarı iletken malzeme kullanımının TEJ’ün çıkış parametreleri (yük akımı, yük altındaki çıkış gerilim ve gücü) üzerine etkisi teorik olarak araştırılmıştır. Çalışmada, termoelektrik modülleri (TEM) oluşturan p-n çiftleri için Bi2Te3, Bi0,3Sb1,7Te3, PbSe0,5Te0,5 ve Zn4Sb3 tipi 4 farklı yarı iletken malzemenin kombinasyonundan oluşan 5 farklı p-n çifti oluşturulmuştur. Belirlenen p-n çiftlerinden oluşturulan TEM modüllerinin kullanıldığı TEJ, daha önceki çalışmada (Topalcı, 2017) Matlab/Simulink programında geliştirilen teorik TEJ modeli kullanılarak analiz edilmiştir. Teorik TEJ modelinde belirlenen 5 farklı p-n çiftinden oluşturulan TEM’lerin çıkış parametrelerinin analiz edilebilmesi için, iki silindirli buji ateşlemeli bir motorunun 1500-4000 rpm aralığında gerçekleştirilen deneysel çalışmalardan (Gürbüz ve Akçay, 2015) elde edilen egzoz gazının sıcaklık ve debisinin yanında motor soğutma suyu sıcaklık ve debi değerleri kullanılmıştır. Elde edilen bulgular, p-n çiftlerinde sırasıyla Bi0,3Sb1,7Te3 ve Bi2Te3 tipi yarı iletkenler kullanılarak oluşturulan TEM modüller ile TEJ’ün yük altındaki çıkış gücünün en yüksek seviyede olduğu, bu TEM’lerden 20 tanesi seri bağlanarak oluşturulan TEJ ile 4000 d/d motor devri ve ΔT = 162,4 K sıcaklık farkı altında 86,53 W (çıkış akımı = 1,073 A ve çıkış voltajı = 80,64 V) DC elektrik gücü elde edilebileceğini göstermiştir.

Bu çalışmada, içten yanmalı motorların (İYM) egzoz atık ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü termoelektrik jeneratörde (TEJ) farklı yarı iletken malzeme kullanımının TEJ’ün çıkış parametreleri (yük akımı, yük altındaki çıkış gerilim ve gücü) üzerine etkisi teorik olarak araştırılmıştır. Çalışmada, termoelektrik modülleri (TEM) oluşturan p-n çiftleri için Bi2Te3, Bi0,3Sb1,7Te3, PbSe0,5Te0,5 ve Zn4Sb3 tipi 4 farklı yarı iletken malzemenin kombinasyonundan oluşan 5 farklı p-n çifti oluşturulmuştur. Belirlenen p-n çiftlerinden oluşturulan TEM modüllerinin kullanıldığı TEJ, daha önceki çalışmada (Topalcı, 2017) Matlab/Simulink programında geliştirilen teorik TEJ modeli kullanılarak analiz edilmiştir. Teorik TEJ modelinde belirlenen 5 farklı p-n çiftinden oluşturulan TEM’lerin çıkış parametrelerinin analiz edilebilmesi için, iki silindirli buji ateşlemeli bir motorunun 1500-4000 rpm aralığında gerçekleştirilen deneysel çalışmalardan (Gürbüz ve Akçay, 2015) elde edilen egzoz gazının sıcaklık ve debisinin yanında motor soğutma suyu sıcaklık ve debi değerleri kullanılmıştır. Elde edilen bulgular, p-n çiftlerinde sırasıyla Bi0,3Sb1,7Te3 ve Bi2Te3 tipi yarı iletkenler kullanılarak oluşturulan TEM modüller ile TEJ’ün yük altındaki çıkış gücünün en yüksek seviyede olduğu, bu TEM’lerden 20 tanesi seri bağlanarak oluşturulan TEJ ile 4000 d/d motor devri ve ΔT = 162,4 K sıcaklık farkı altında 86,53 W (çıkış akımı = 1,073 A ve çıkış voltajı = 80,64 V) DC elektrik gücü elde edilebileceğini göstermiştir.