O que é um dispositivo Peltier?

O Efeito Peltier

O efeito Peltier é um tipo de efeito termoelétrico que é observado em um circuito elétrico. Foi nomeado em homenagem a Jean Charles Athanase Peltier, o físico que descobriu o efeito em 1834. Peltier descobriu que quando a corrente flui através de um circuito composto por dois tipos diferentes de condutores, um efeito de resfriamento é observado em uma junção, enquanto outra junção experimenta um aumento de temperatura. Essa mudança de temperatura nas junções é chamada de efeito Peltier. O efeito é ainda mais forte quando dois semicondutores diferentes são usados ​​no lugar de condutores no circuito.

Por exemplo, quando o fio de cobre e o fio de bismuto são conectados em um circuito elétrico, o calor é gerado no ponto em que a corrente passa do cobre para o bismuto e ocorre uma queda na temperatura onde a corrente passa do bismuto para o cobre. Este efeito é reversível por natureza. O efeito de aquecimento ou resfriamento observado em uma junção pode ser revertido alterando a direção do fluxo de corrente.

Dispositivo Peltier

O fenômeno por trás do efeito Peltier é usado na função de bombas de calor termoelétricas e dispositivos de resfriamento termoelétricos. Também é usado para resfriar computadores e outros equipamentos eletrônicos quando outros métodos não são viáveis.

Uma bomba de calor Peltier típica envolve várias junções em série, através das quais uma corrente é conduzida. Algumas das junções perdem calor devido ao efeito Peltier, enquanto outras ganham calor. As bombas de calor termoelétricas exploram esse fenômeno, assim como os dispositivos de resfriamento termoelétricos encontrados em refrigeradores. Esta tecnologia é muito menos aplicada à refrigeração do que a refrigeração por compressão de vapor.

Pode ser usado tanto para aquecimento quanto para resfriamento, embora na prática a principal aplicação seja o resfriamento. Também pode ser usado como um controlador de temperatura que aquece ou resfria.

Os resfriadores termoelétricos operam pelo efeito Peltier (um dos três fenômenos que compõem o efeito termoelétrico). O dispositivo tem dois lados, e quando um corrente elétrica flui através do aparelho, leva calor de um lado para o outro, de modo que um lado fica mais frio enquanto o outro fica mais quente. O lado "quente" é conectado a um dissipador de calor para que permaneça à temperatura ambiente, enquanto o lado frio fica abaixo da temperatura ambiente. Em aplicações especiais, vários resfriadores podem ser colocados em cascata ou encenados juntos para uma temperatura mais baixa, mas a eficiência geral cai significativamente.

Vantagens e desvantagens de um dispositivo Peltier

As principais vantagens de um refrigerador Peltier em comparação com um refrigerador de compressão de vapor são:

• Falta de partes móveis ou líquido circulante;
• Vida útil muito longa;
• Invulnerabilidade a vazamentos;
• Tamanho pequeno e formato flexível;

Suas principais desvantagens são:

• Alto custo para uma determinada capacidade de refrigeração;
• Baixa eficiência energética;

Muitos pesquisadores e empresas estão tentando desenvolver resfriadores Peltier que sejam baratos e eficientes.

Dispositivo Peltier e o efeito termoelétrico

Um refrigerador Peltier também pode ser usado como gerador termoelétrico . Quando operado como um refrigerador, uma tensão é aplicada no dispositivo e, como resultado, uma diferença de temperatura se acumulará entre os dois lados. Quando operado como gerador, um lado do dispositivo é aquecido a uma temperatura maior que o outro lado e, como resultado, uma diferença de tensão se acumula entre os dois lados (o efeito Seebeck). No entanto, um resfriador Peltier bem projetado será um gerador termoelétrico medíocre e vice-versa, devido a diferentes requisitos de design e embalagem.

Um circuito termoelétrico composto por materiais de diferentes coeficientes Seebeck (semicondutores p - dopados e n-dopados), configurado como gerador termoelétrico . Se o resistor de carga na parte inferior for substituído por um voltímetro , o circuito funcionará como um termopar com sensor de temperatura .

Produtos de consumo

Os resfriadores termoelétricos são usados ​​para aplicações que requerem remoção de calor variando de miliwatts a vários milhares de watts. Eles podem ser feitos para aplicações tão pequenas quanto um refrigerador de bebidas ou tão grandes quanto um submarino ou vagão de trem.

Elementos Peltier são comumente usados ​​em produtos de consumo. Por exemplo, eles são usados ​​em camping , refrigeradores portáteis, componentes eletrônicos de refrigeração e pequenos instrumentos. Eles também podem ser usados ​​para extrair água do ar em desumidificadores . Um refrigerador elétrico do tipo camping/carro normalmente pode reduzir a temperatura em até 20 °C (36 °F) abaixo da temperatura ambiente, que é de 25 °C se o carro atingir 45 °C sob o sol. As jaquetas climatizadas estão começando a usar elementos Peltier. Resfriadores termoelétricos são usados ​​para aumentar dissipadores de calor para microprocessadores.

Um refrigerador de bebidas alimentado por USB.