ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽس، ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ سسٽم جي ترقي ۽ استعمال

ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽ، پيلٽيئر ڪولر (جيڪو ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ ڪمپونينٽ جي نالي سان پڻ سڃاتو وڃي ٿو) پيلٽيئر اثر تي ٻڌل سولڊ اسٽيٽ کولنگ ڊوائيسز آهن. انهن ۾ ڪابه ميڪيڪل حرڪت، ڪو به ريفريجرينٽ، ننڍو سائيز، تيز ردعمل، ۽ صحيح گرمي پد ڪنٽرول جا فائدا آهن. تازن سالن ۾، صارفين جي اليڪٽرانڪس، طبي خيال، گاڏين ۽ ٻين شعبن ۾ انهن جي ايپليڪيشنن ۾ واڌارو جاري رهيو آهي.

I. ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ سسٽم ۽ حصن جا بنيادي اصول

ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ جو بنيادي عنصر پيلٽيئر اثر آهي: جڏهن ٻه مختلف سيمي ڪنڊڪٽر مواد (پي-ٽائيپ ۽ اين-ٽائيپ) هڪ ٿرموڪوپل جوڙو ٺاهيندا آهن ۽ هڪ سڌو ڪرنٽ لاڳو ڪيو ويندو آهي، ته ٿرموڪوپل جوڙو جو هڪ ڇيڙو گرمي جذب ڪندو (ٿڌڻ جو آخر)، ۽ ٻيو ڇيڙو گرمي ڇڏيندو (گرمي جي ضايع ٿيڻ جو آخر). ڪرنٽ جي رخ کي تبديل ڪندي، ٿڌي آخر ۽ گرمي جي ضايع ٿيڻ جي آخر کي مٽائي سگهجي ٿو.

ان جي ٿڌي ڪارڪردگي بنيادي طور تي ٽن بنيادي پيرا ميٽرز تي منحصر آهي:

ٿرمو اليڪٽرڪ ڪوئفيشينٽ آف ميرٽ (ZT ويليو): اهو ٿرمو اليڪٽرڪ مواد جي ڪارڪردگي جو جائزو وٺڻ لاءِ هڪ اهم اشارو آهي. ZT ويليو جيترو وڌيڪ هوندو، اوترو ئي کولنگ ڪارڪردگي وڌيڪ هوندي.

گرم ۽ ٿڌي سرن جي وچ ۾ گرمي پد جو فرق: گرمي پد جي خاتمي جي آخر ۾ گرمي پد جو اثر سڌو سنئون ٿڌي سر تي ٿڌي گنجائش جو تعين ڪري ٿو. جيڪڏهن گرمي پد هموار نه آهي، ته گرم ۽ ٿڌي سرن جي وچ ۾ گرمي پد جو فرق گهٽجي ويندو، ۽ ٿڌي ڪارڪردگي تيزي سان گهٽجي ويندي.

ڪم ڪندڙ ڪرنٽ: ريٽيڊ رينج اندر، ڪرنٽ ۾ واڌ ٿڌي ڪرڻ جي صلاحيت کي وڌائي ٿي. جڏهن ته، هڪ ڀيرو حد کان وڌي ويندي آهي، جول گرمي ۾ واڌ جي ڪري ڪارڪردگي گهٽجي ويندي.

II ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽس (پيلٽيئر کولنگ سسٽم) جي ترقي جي تاريخ ۽ ٽيڪنالاجيڪل ڪاميابيون

تازن سالن ۾، ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ حصن جي ترقي ٻن اهم طرفن تي ڌيان ڏنو آهي: مادي جدت ۽ ساخت جي اصلاح.

اعليٰ ڪارڪردگي واري ٿرمو اليڪٽرڪ مواد جي تحقيق ۽ ترقي

ڊوپنگ (جهڙوڪ Sb، Se) ۽ نانو اسڪيل علاج ذريعي روايتي Bi₂Te₃ تي ٻڌل مواد جي ZT قدر کي 1.2-1.5 تائين وڌايو ويو آهي.

نوان مواد جهڙوڪ ليڊ ٽيلورائيڊ (PbTe) ۽ سلڪون-جرمينيم الائي (SiGe) وچولي ۽ اعليٰ درجه حرارت جي حالتن (200 کان 500 ℃) ۾ غير معمولي طور تي سٺو ڪم ڪن ٿا.

نئين مواد جهڙوڪ نامياتي-غير نامياتي جامع ٿرمو اليڪٽرڪ مواد ۽ ٽوپولوجيڪل انسوليٽر جي توقع آهي ته قيمتن کي وڌيڪ گهٽائيندا ۽ ڪارڪردگي کي بهتر بڻائيندا.

اجزاء جي جوڙجڪ جي اصلاح

ننڍي ڪرڻ جي ڊيزائن: صارفين جي اليڪٽرانڪس جي ننڍي ڪرڻ جي ضرورتن کي پورو ڪرڻ لاءِ MEMS (مائڪرو-اليڪٽرو-مڪينيڪل سسٽم) ٽيڪنالاجي ذريعي مائڪرون-اسڪيل ٿرموپائل تيار ڪريو.

ماڊيولر انٽيگريشن: ڪيترن ئي ٿرمو اليڪٽرڪ يونٽن کي سيريز يا متوازي ۾ ڳنڍيو ته جيئن هاءِ پاور ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ ماڊلز، پيلٽيئر ڪولر، پيلٽيئر ڊوائيسز ٺاهي سگهجن، جيڪي صنعتي گريڊ ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ گهرجن کي پورو ڪن.

مربوط گرمي جي ضايع ڪرڻ جو ڍانچو: گرمي جي ضايع ڪرڻ جي ڪارڪردگي کي وڌائڻ ۽ مجموعي مقدار کي گهٽائڻ لاءِ کولنگ فينز کي گرمي جي ضايع ڪرڻ واري فينز ۽ گرمي پائپن سان ضم ڪريو.

III ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽن، ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ حصن جي عام ايپليڪيشن منظرنامو

ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽن جو سڀ کان وڏو فائدو انهن جي سولڊ اسٽيٽ نوعيت، شور کان پاڪ آپريشن، ۽ صحيح درجه حرارت ڪنٽرول ۾ آهي. تنهن ڪري، اهي اهڙين حالتن ۾ هڪ ناقابل بدلائي حيثيت رکن ٿا جتي ڪمپريسر کولنگ لاءِ مناسب نه هوندا آهن.

صارفين جي اليڪٽرانڪس جي ميدان ۾

موبائل فون جي گرمي ختم ڪرڻ: اعليٰ درجي جا گيمنگ فون مائڪرو ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ ماڊيولز، ٽي اي سي ماڊلز، پيلٽيئر ڊوائيسز، پيلٽيئر ماڊلز سان ليس هوندا آهن، جيڪي مائع کولنگ سسٽم سان گڏ، چپ جي گرمي پد کي تيزيءَ سان گهٽائي سگهن ٿا، گيمنگ دوران اوور هيٽنگ سبب فريڪوئنسي ۾ گهٽتائي کي روڪيندا آهن.

ڪار ريفريجريٽر، ڪار ڪولر: ننڍا ڪار ريفريجريٽر گهڻو ڪري ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ ٽيڪنالاجي اختيار ڪندا آهن، جيڪا کولنگ ۽ گرم ڪرڻ جي ڪمن کي گڏ ڪري ٿي (موجوده رخ کي تبديل ڪندي گرمي حاصل ڪري سگهجي ٿي). اهي سائيز ۾ ننڍا، توانائي جي استعمال ۾ گهٽ، ۽ ڪار جي 12V پاور سپلائي سان مطابقت رکن ٿا.

مشروبن جو ڪولنگ ڪپ/موصل ٿيل ڪپ: پورٽيبل ڪولنگ ڪپ هڪ بلٽ ان مائڪرو ڪولنگ پليٽ سان ليس آهي، جيڪو ريفريجريٽر تي ڀروسو ڪرڻ کان سواءِ مشروبات کي جلدي 5 کان 15 درجا سينٽي گريڊ تائين ٿڌو ڪري سگهي ٿو.

2. طبي ۽ حياتياتي شعبا

صحيح گرمي پد ڪنٽرول سامان: جهڙوڪ پي سي آر آلات (پوليميرس چين ري ايڪشن آلات) ۽ رت جا ريفريجريٽر، هڪ مستحڪم گهٽ درجه حرارت واري ماحول جي ضرورت هوندي آهي. سيمي ڪنڊڪٽر ريفريجريشن اجزاء ±0.1 ℃ اندر صحيح درجه حرارت ڪنٽرول حاصل ڪري سگهن ٿا، ۽ ريفريجرينٽ آلودگي جو ڪو به خطرو ناهي.

پورٽيبل طبي ڊوائيسز: جهڙوڪ انسولين ريفريجريشن باڪس، جيڪي سائيز ۾ ننڍا آهن ۽ ڊگهي بيٽري جي زندگي رکن ٿا، ذیابيطس جي مريضن لاءِ ٻاهر وڃڻ وقت کڻڻ لاءِ موزون آهن، انسولين جي اسٽوريج جي درجه حرارت کي يقيني بڻائين ٿا.

ليزر سامان جي گرمي پد ڪنٽرول: طبي ليزر علاج جي ڊوائيسز (جهڙوڪ ليزر) جا بنيادي جزا گرمي پد جي لحاظ کان حساس هوندا آهن، ۽ سيمي ڪنڊڪٽر کولنگ جزا سامان جي مستحڪم آپريشن کي يقيني بڻائڻ لاءِ حقيقي وقت ۾ گرمي کي ختم ڪري سگهن ٿا.

3. صنعتي ۽ خلائي شعبا

صنعتي ننڍي پيماني تي ريفريجريشن جو سامان: جهڙوڪ اليڪٽرانڪ جزو ايجنگ ٽيسٽ چيمبر ۽ درست اوزار مسلسل درجه حرارت غسل، جن کي مقامي گهٽ درجه حرارت واري ماحول جي ضرورت هوندي آهي، ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽ، ٿرمو اليڪٽرڪ حصن کي ضرورت مطابق ريفريجريشن پاور سان ترتيب ڏئي سگهجي ٿو.

خلائي جهازن جو سامان: خلائي جهازن ۾ اليڪٽرانڪ ڊوائيسز کي ويڪيوم ماحول ۾ گرمي کي ختم ڪرڻ ۾ ڏکيائي ٿئي ٿي. ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ سسٽم، ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽ، ٿرمو اليڪٽرڪ جزا، سولڊ اسٽيٽ ڊوائيسز جي طور تي، انتهائي قابل اعتماد ۽ وائبريشن کان پاڪ آهن، ۽ سيٽلائيٽ ۽ خلائي اسٽيشنن ۾ اليڪٽرانڪ سامان جي گرمي پد ڪنٽرول لاءِ استعمال ڪري سگهجن ٿا.

4. ٻيا ابھرندڙ منظرنامو

پائڻ لائق ڊوائيسز: سمارٽ کولنگ هيلمٽ ۽ کولنگ سوٽ، بلٽ ان لچڪدار ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ پليٽس سان، انساني جسم لاءِ اعليٰ درجه حرارت واري ماحول ۾ مقامي کولنگ فراهم ڪري سگهن ٿا ۽ ٻاهرين ڪم ڪندڙن لاءِ موزون آهن.

ڪولڊ چين لاجسٽڪس: ٿرمو اليڪٽرڪ ڪولڊنگ، پيلٽيئر ڪولڊنگ ۽ بيٽرين سان هلندڙ ننڍڙا ڪولڊ چين پيڪنگ باڪس، وڏي ريفريجريٽريڊ ٽرڪن تي ڀروسو ڪرڻ کان سواءِ ويڪسين ۽ تازي پيداوار جي مختصر فاصلي جي نقل و حمل لاءِ استعمال ڪري سگهجن ٿا.

IV. ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽن، پيلٽيئر کولنگ حصن جون حدون ۽ ترقي جا رجحان

موجوده حدون

ٿڌي ڪارڪردگي نسبتاً گهٽ آهي: ان جو توانائي ڪارڪردگي تناسب (COP) عام طور تي 0.3 ۽ 0.8 جي وچ ۾ هوندو آهي، جيڪو ڪمپريسر کولنگ جي ڀيٽ ۾ تمام گهٽ هوندو آهي (COP 2 کان 5 تائين پهچي سگهي ٿو)، ۽ وڏي پيماني تي ۽ اعليٰ گنجائش واري ٿڌي منظرنامي لاءِ مناسب ناهي.

گرمي جي نيڪال جون گهڻيون گهرجون: جيڪڏهن گرمي جي نيڪال جي آخر ۾ گرمي کي وقت تي خارج نه ڪيو وڃي، ته اهو ٿڌي اثر کي سنجيده متاثر ڪندو. تنهن ڪري، ان کي هڪ موثر گرمي جي نيڪال واري نظام سان ليس هجڻ گهرجي، جيڪو ڪجهه ڪمپيڪٽ حالتن ۾ ايپليڪيشن کي محدود ڪري ٿو.

وڌيڪ قيمت: اعليٰ ڪارڪردگي واري ٿرمو اليڪٽرڪ مواد (جهڙوڪ نانو-ڊوپڊ Bi₂Te₃) جي تياري جي قيمت روايتي ريفريجريشن مواد جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آهي، جنهن جي نتيجي ۾ اعليٰ درجي جي حصن جي قيمت نسبتاً وڌيڪ آهي.

2. مستقبل جي ترقي جا رجحان

مواد جي ڪاميابي: گهٽ قيمت، اعليٰ ZT قدر واري ٿرمو اليڪٽرڪ مواد تيار ڪريو، جنهن جو مقصد ڪمري جي گرمي پد جي ZT قدر کي 2.0 کان مٿي وڌائڻ ۽ ڪمپريسر ريفريجريشن سان ڪارڪردگي جي فرق کي گهٽائڻ آهي.

لچڪ ۽ انضمام: لچڪدار ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ ماڊلز، ٽي اي سي ماڊلز، ٿرمو اليڪٽرڪ ماڊلز، پيلٽيئر ڊوائيسز، پيلٽيئر ماڊلز، پيلٽيئر ڪولر تيار ڪريو، ته جيئن وکر سطح جي ڊوائيسز (جهڙوڪ لچڪدار اسڪرين موبائل فون ۽ سمارٽ ويئريبل ڊوائيسز) سان مطابقت پيدا ڪري سگهجي؛ "چپ-سطح جي درجه حرارت ڪنٽرول" حاصل ڪرڻ لاءِ چپس ۽ سينسرز سان ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ حصن جي انضمام کي فروغ ڏيو.

توانائي بچائڻ وارو ڊيزائن: انٽرنيٽ آف ٿنگس (iot) ٽيڪنالاجي کي ضم ڪرڻ سان، کولنگ حصن جي ذهين شروعاتي اسٽاپ ۽ پاور ريگيوليشن حاصل ڪئي ويندي آهي، مجموعي توانائي جي استعمال کي گهٽائيندي.

وي. خلاصو

ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ يونٽ، پيلٽيئر کولنگ يونٽ، ٿرمو اليڪٽرڪ کولنگ سسٽم، انهن جي منفرد فائدن سان گڏ، سولڊ اسٽيٽ، خاموش ۽ صحيح طور تي گرمي پد تي ڪنٽرول ٿيل، صارفين جي اليڪٽرانڪس، طبي خيال ۽ ايرو اسپيس جهڙن شعبن ۾ هڪ اهم حيثيت رکن ٿا. ٿرمو اليڪٽرڪ مواد ٽيڪنالاجي ۽ ساخت جي ڊيزائن جي مسلسل اپ گريڊ سان، ان جي ٿڌي ڪارڪردگي ۽ قيمت جا مسئلا بتدريج بهتر ٿيندا، ۽ اميد آهي ته اهو مستقبل ۾ وڌيڪ مخصوص حالتن ۾ روايتي ٿڌي ٽيڪنالاجي کي تبديل ڪندو.