Termoelektrik, ısı enerjisi ile elektrik enerjisi arasındaki ilişkiyi, bu iki enerji türü arasındaki dönüşüm süreçlerini ve ilgili fiziksel olayları inceleyen disiplinler arası bir çalışma alanıdır. Katıhal fiziği, malzeme bilimi, elektronik ve enerji teknolojileriyle yakından ilişkilidir. Temel amacı sıcaklık farklarının elektrik üretiminde kullanılabilmesi veya elektrik enerjisi kullanılarak kontrollü ısı transferinin sağlanabilmesi için gerekli fiziksel mekanizmaları incelemektir. Termoelektrik sistemlerde enerji dönüşümü hareketli mekanik parçalar olmadan doğrudan gerçekleşebilir. Bu özellik, onları klasik motor ve jeneratör sistemlerinden ayırır. Termoelektrik olayların temelinde, bir malzeme içerisindeki elektronların veya yük taşıyıcı parçacıkların sıcaklık değişimlerine verdiği tepkiler bulunur. Farklı sıcaklıklardaki bölgeler arasında oluşan enerji farklılıkları, yük taşıyıcılarının hareketini etkileyerek elektriksel sonuçlar oluşturabilir. Günümüzde termoelektrik teknolojiler uzay araştırmaları, elektronik cihazların sıcaklık kontrolü, endüstriyel enerji geri kazanımı, otomotiv sistemleri ve çeşitli soğutma uygulamalarında kullanılmaktadır. Özellikle atık ısının tekrar kullanılabilir enerjiye dönüştürülmesi amacıyla yapılan araştırmalar, termoelektrik malzemelerin önemini artırmıştır. Verimlilik üzerinde malzemenin elektrik iletkenliği, ısıl iletkenliği ve sıcaklık özellikleri belirleyici rol oynar.
Termoelektrik etki, sıcaklık farkı ile elektriksel olaylar arasındaki karşılıklı dönüşümü ifade eden fiziksel olayların genel adıdır. Bu olayların temelini Seebeck etkisi, Peltier etkisi ve ayrıca Thomson etkisi oluşturur. Seebeck etkisinde, farklı sıcaklıklara sahip iki nokta arasında oluşan sıcaklık farkı nedeniyle elektriksel potansiyel farkı meydana gelir ve uygun koşullarda elektrik üretilebilir. Peltier etkisinde ise sisteme elektrik akımı uygulandığında bağlantı bölgelerinde ısı alışverişi gerçekleşir; bir bölge soğurken diğer bölge ısınabilir. Bu nedenle Peltier modülleri küçük soğutma sistemlerinde ve hassas sıcaklık kontrolü gereken cihazlarda kullanılmaktadır. Thomson etkisi ise elektrik akımının sıcaklık değişimi bulunan bir iletkenden geçmesi sırasında ortaya çıkan ek ısı olaylarını açıklar. Termoelektrik cihazlarda iki yüzey arasında sıcaklık farkı oluşturulduğunda gerilim meydana gelebilir; ters durumda elektrik uygulanmasıyla sıcak ve soğuk bölgeler oluşturulabilir. Bu çift yönlü enerji dönüşümü özelliği, termoelektrik sistemlerin temel çalışma prensibini oluşturmaktadır.
Soru/Yorum Gönder