Brownův generátor

3. srpna 2007 v 22:29 | hawelson |  TEPELNÝ GENERÁTOR
Seznámení a princip:
Hodně lidí zastává mylný názor, že bez rozdílu teplot nelze vyrobit energii.
To ovšem není pravda.
Sice máme pěkný druhý termodynamický zákon, který podle formulace W. Thomsona zní:
Není možné sestrojit periodicky pracující stroj, který by jen přijímal teplo od určitého tělesa (ohřívače) a vykonával stejně velkou práci. Každý takový stroj pracuje tak, že přijímá od ohřívače teplo Q1 a chladiči odevzdá teplo Q2 (Q2 < Q1), přičemž vykoná práci W=Q1-Q2.
Je tam jedna důležitá věc. A to, že je tu řeč o periodicky pracujícím stroji. Čili je řeč o pístovém stroji podobném parnímu stroji.
Když jsem se pokoušel přijít na to, jak obejít druhý termodynamický zákon, zamyslel jsem se nad tím, že druhý termodynamický zákon neplatí na molekulární úrovní. Samozřejmě generátory o velikosti několika molekul by bylo velice těžké vyrobit.
Napadlo mě tedy využít Brownova pohybu částic. Generátory využívající Brownova pohybu by nemusely mít rozměry několika molekul, ale mohou být mnohem větší a tak i lehčeji vyrobitelné, díky tomu, že Brownův pohyb se projevuje i na poměrně velkých pylových zrncích.
Určitě všichni víte co je to Brownův pohyb. A představme si malé magnety (velikosti pylových zrnek nebo ještě menší), které by se držely na tenkých membránách které by zabraňovaly pohybu magnetu mimo jim určený prostor. Kolem každého takto miniaturního magnetu by byla miniaturní cívka (mohla by být vyrobena cestou, jako se zhotovuje architektura mikročipů - těžko by se navíjelo tak tenký drátek).
Při nárazech molekul kapaliny (nebo i plynu) do magnetu a membrány by magnet nepravidelně kmital a v cívkách by se generovalo střídavé napětí (s nestálou frekvencí i amplitudou).
Viz obrázek:
Problematika konstrukce a využívání:
Určitá nevýhoda by byla, že bychom nemohli tyto mini cívky samy o sobě zapojit paralelně ani do série, protože jak známo z Brownova zákona, výsledný vektorový pohyb všech částic je téměř nulový, takže by se dané napětí a proudy cívek vyrušily a na výstupu bychom nedostali žádnou elektrickou energii.
Tento problém by ovšem nebylo tak těžké vyřešit. Stačilo by za každou cívku dát polovodičový usměrňovač a následně bychom už mohli spojit všechny cívky. Na výstupu bychom pak dostali stejnosměrnou elektrickou energii, jejíž napětí i proud by byl v čase téměř konstantní.
Problém je v napěťové ztrátě v propustném směru můstku. Na cívky bychom museli použít dostatek závitů, abychom tuto napěťovou ztrátu v propustném směru překonali. U klasického křemíkového můstku je ztráta celkově 1,4V a u můstku složeného se Shottkyho diod asi 0,6V. Pokud bychom použili jeden z těchto dvou usměrňovačů, cívka by musela mít neúnosně moc závitů. Přemýšlel jsem tedy nad jinými alternativami usměrňovacího můstku.
Nejdříve jsem viděl jako ideální dát do můstku tunelové diody, které díky své charakteristice v propustném směru propouští proud lineárně s napětím až do napětí asi 0,1V. Do 0,1V by se tyto diody využívaly, větší napětí bychom stejně nedostali. Navíc jsou tyto diody schopné pracovat i s vysokými frekvencemi (i 100 GHz) což by bylo další plus. Ovšem pak jsem viděl na jiných grafech, že tyto diody mají stejně lineární charakteristiku i v závěrném směru, což znamená, že by ve výsledu nic neusměrnily.
VA charakteristika tunelové diody:
 
Ovšem zmenšíme-li u tunelové diody koncentraci příměsí polovodičů obou typů, můžeme měnit tvar VA charakteristiky. Dochází ke zmenšování poměru vrcholového a důlového proudu, až postupně vymizí oblast záporného diferenciálního odporu. Tak dostaneme inverzní diodu, která je vhodná k usměrňování malých napětí (několik desetin V) o vysokých kmitočtech. Takováto INVERZNÍ DIODA by byla velmi vhodná a bezproblémová při použití jako usměrňovač do Brownova generátoru, kde by usměrňovala v závěrném směru.
VA chrakteristika inverzní diody:
 
Dále mě ještě zaujala VA charakteristika germaniové diody. Ta má v závěrném směru nejdříve skok proudu, kde se proud velice zvyšuje a pak se ustálí. V propustném směru proud začne více narůstat až při asi 0,3V. Proměřoval jsem VA charakteristiku Germaniového PN přechodu, abych se ujistil o skoku v závěrném směru a zjistil jsem, že v propustném směru by se rychle proud vyrovnal při stejném napětí. Zajímavější vylo měření Ge tranzistoru mezi E a C, kde po přivedení kladného napětí na C proud narůstal celkem rychle ovšem po přivedení kladného napětí na E proud narůstal velice pomalu. Každopádně by šlo i udělat speciální diodu na bázi germania kterou by se dalo použit pro tento účel. Lepší by byla samozřejmě inverzní dioda.
VA charakteristika germaniové diody:
 
    
VA chakakteristika GE tranzistoru GC520 při zapojení E a C (B odpojena):
 
Možná si řeknete, že takový generátor vyrobí jen minimální elektrickou energii, a navíc je velice stavebně náročný kvůli velkému pročtu miniaturních součástí. V dnešní době je už výroba miniaturních součástek vývojově velmi daleko, takže by zase nebyl takový problém vyrobit stroj, který by sériově vyráběl tyto mini generátory. Každá jedna část by se skládala s magnetu, membrány, cívky a usměrňovače, a nějaký stroj by jich například mohl vyrobit x na jeden strojový cyklus. Však není problém v dnešní době vyrobit flash paměť kde jsou miliardy tranzirtorů.
Závěr:
Ale nepíši zde, že na tento zdroj budeme někdy jezdit autem, ale píši, že je možné takovýmto způsobem vyrobit elektrickou energii na úkor okolního tepla, bez potřeby rozdílu teplot! Kdo ví, možná by takový generátor na principu Brownova pohybu o velikosti pár milimetrů vyrobil dostatek energie pro pohon kalkulačky a možná i mobilního telefonu. Pokud se v budoucnosti bude stále zmenšovat odběr proudu digitálních přístrojů možná bude stačit pouze napájení Brownovým generátorem, a nebudeme potřebovat žádné baterie.
Autor: Petr Hawliczek "Hawelson"
 

7 lidí ohodnotilo tento článek.

Anketa

Kolik by vyrobilo podle vás milion Brownových generátorů? (K napájení kalkulačky postačí, podle typu, 0,001mW)

méně než 0,0001 mW
0,001mW
0,01mW
0,1mW
1mW
více než 10mW

Komentáře

1 ja ja | E-mail | 5. února 2009 v 21:09 | Reagovat

chcete zarabat jednoduchym prijimanim e-mailov registracia na tomto linku  .............. http://www.klikacka.sk/registracia/?odporucatel=marek1992m

2 hostar hostar | 5. května 2009 v 13:05 | Reagovat

zajimavy. bylo by potreba najit nejakou firmu, ktera by se pokusila o nejaky prototyp, protoze tohle se doma udelat asi neda

3 Hawelson Hawelson | E-mail | Web | 14. května 2009 v 20:51 | Reagovat

[2]: Jj, taky to tak vidím, jen težko je najít nějakou firmu, která by se do něčeho takového pustila. Ale už jsem nad tím taky přemýšlel, ono by to chtělo nějak dobře předvést nějaké firmě a pak by se toho snad nějaká ujala.

4 fwpok fwpok | E-mail | 16. května 2009 v 18:41 | Reagovat

kebi to niečo zahrievalo tak bi tie častice kmitali ríchlejšie

5 edison edison | 10. září 2009 v 17:13 | Reagovat

Doporučuji trochu pohledat okolo tématu "Maxwellův démon", případně pročíst Feynmanovy přednášky, nějde je to tam rozebrané až na kvantovou úroveň, kdy je definitivně vidět, proč to takhle nejde :-)

6 Hawelson Hawelson | E-mail | Web | 12. září 2009 v 21:29 | Reagovat

Tak jsem si pročetl něco o Maxwellovém démonu, konkrétně http://www.ktf.upol.cz/tom/statfyz/predn-statsum2-4.pdf . A je vidět, že jednak tento stroj dle podstaty 2.TDZ fungovat nebude. Při tom jak jsem pročítal ten článek z odkazu se mi vzpomnělo na jeden film (nebo spíše to byl nějaký dokument) o tom jak se nějací vědci snažili taky obejít zákony fyziky a snažili se nejrůznějším způsobem vyrobit perpetuum mobile.
Vzpomnělo se mi ale na hlášku co tam byla na konci - byli tam myslím dva ti vědci, ten první dával vše do těch výzkumů, ale druhý už pak na konci řekl "RADĚJI PŮJDU HLEDAT ZLATÉ KAPRADÍ"  a odešel :D.
Viděl jsem to už asi před více než 5ti lety. Ale kdyby náhodou někdo věděl, jaký to dokument mám na mysli, nebo kdyby ho někdo měl zaznamenaný, tak budu rád za info.

7 Karel Karel | E-mail | Web | 28. března 2010 v 16:36 | Reagovat

Možná nějakou, co dělá počítače, ti by na to mohli mýt technologii, nebo zkuste kontaktova AVČR, tam snad mají stroj ne nějaké podobné miniatury. jestli sem dto dobře pochopil, tak potřebujete vytvořit cívku, co to zkusit vytvořit nanášením vrstev laku přes nějakou folii se spirálními drážkami? někde sem viděl tekutý stříbrný vodivý přípravek, na opravy plošných spojů, možná použít to, je tu ještě problém s hustotou těch magnetů, na vodě by to eda nešlo, ikdyž možná při malé váze by se to na vodě udrželo.
nebo ještě jeden způsob jak tu cívku vyrobit, jestli máte mikroskop, pak by snad šla "napsat" tím přípravkem a štětečkem, co má tek asi jeden chlup, ikdyž to by bylo asi moc těžké.

8 Hawelson Hawelson | E-mail | Web | 2. dubna 2010 v 12:05 | Reagovat

[7]: Jj, otázka je pak ještě jak vytvořit takovou membránu a jak dobře se bude indukovat napětí při tak malých kmitech.

9 generic_viagra generic_viagra | E-mail | Web | 23. dubna 2015 v 10:14 | Reagovat

Hello!
<a href="http://viagra4sildenafil.com/">generic viagra</a> , <a href="http://cialis4tadalafil.com/">generic cialis</a> ,

10 sildenafil sildenafil | E-mail | Web | 20. června 2015 v 14:45 | Reagovat
11 viagra viagra | E-mail | Web | 6. července 2015 v 21:13 | Reagovat
12 fast fast | E-mail | Web | 7. července 2015 v 19:42 | Reagovat
13 prescription prescription | E-mail | Web | 22. září 2015 v 9:01 | Reagovat
14 generic_cialis generic_cialis | E-mail | Web | 29. října 2015 v 16:24 | Reagovat
15 Took F lRug Took F lRug | E-mail | Web | 16. července 2017 v 14:50 | Reagovat

Laura has it in her to be a good doctor.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.