I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   5 ,   No .   1 M ar ch   2 0 1 6 ,   p p .   3 2 ~ 4 4   I SS N:  2252 - 8814           32       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J AAS   Perf o r m a nce  Ana ly sis  of ( Bi 2 Te 3 - P bTe)  H y brid Th e r m o ele ctric   G enera tor       Anitha   Ang eline  A ,   J a y a k u m a J   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   E n g in e e r in g ,   Ka ru n y a   Un iv e rsit y ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   18 ,   2 0 1 5   R ev i s ed   Feb   10 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Feb   2 0 ,   2 0 1 6       T h e   p e r f o rm a n c e   o f   (Bi 2 Te 3 - P b T e h y b rid   th e rm o e le c tri c   g e n e ra to (T E G )   c o m p o se d   o f   n - ty p e   Bis m u th   T e ll u rid e   a n d   p - ty p e   L e a d   T e ll u rid e   se m ico n d u c to r   m a teria ls  is  p re se n ted   i n   th is  p a p e r.     T h e   e f fe c o f   d iff e r e n t   p e rf o r m a n c e   p a ra m e ters   su c h   a s o u tp u v o lt a g e ,   o u t p u c u r re n t,   o u t p u p o w e r,   m a x i m u m   p o w e r   o u tp u t,   o p e n   c ircu it   v o lt a g e ,   S e e b e c k   c o - e ff ici e n t,   e lec tri c a l   re sista n c e ,   th e rm a c o n d u c tan c e ,   f ig u re   o f   m e rit ,   e ff icie n c y ,   h e a a b so rb e d   a n d   h e a re m o v e d   b a se d   o n   m a x im u m   c o n v e rsio n   a n d   p o w e e ff ic ien c y   h a v e   b e e n   th e o re ti c a ll y   a n a l y z e d   b y   v a ry in g   th e   h o sid e   tem p e ra tu re   o f   th e   h y b rid   th e rm o e lec tri c   g e n e ra to u p   to   3 5 0 o a n d   b y   v a r y in g   th e   c o ld   sid e   tem p e r a tu re   f ro m   3 0 o t o   1 5 0 o C.   T h e   re su lt sh o w e d   th a a   m a x i m u m   p o we r   o u t p u o f   2 1 . 7   W   h a s b e e n   o b tain e d   w it h   th e   u se   o o n e   h y b rid   th e rm o e le c tri c   m o d u le  f o a   te m p e ra tu re   d iff e r e n c e   o f   3 2 0 o b e tw e e n   th e   h o a n d   c o ld   sid e   o f   th e   th e rm o e le c tri c   g e n e r a to a m a tch e d   lo a d   re sista n c e .   T h e   f ig u re   o m e rit   wa f o u n d   to   b e   a ro u n d   1 . 2 8   w h ich   m a k e it u sa g e   p o ss ib le  in   th e   in term e d iate   te m p e ra tu re   (2 5 0 o C   to   3 5 0 o C)  a p p li c a ti o n su c h   a h e a ti n g   o Bio m a ss   wa ste ,   h e a f ro m   Bio m a ss   c o o k   sto v e o w a ste   h e a re c o v e r y   e tc.  It   is  a lso   o b se rv e d   th a th e   h y b rid   th e rm o e lec tri c   g e n e ra to o ff e r su p e rio p e rf o r m a n c e   o v e 2 5 0 o o f   th e   h o t   sid e   tem p e ra tu re ,   c o m p a re d   to   sta n d a rd   Bi 2 Te m o d u les .   Ke ywo r d :   Fig u r e   o f   m er i t   P er f o r m a n ce   p ar a m eter s   P o w er   g e n er atio n     Seeb ec k     T h er m o elec tr ic  g e n er ato r   Co p y rig h ©   201 6   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   An it h An g eli n A ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   Kar u n y U n iv er s it y ,   Kar u n y Na g ar ,   C o i m b ato r   6 4 1 1 1 4 ,   T am il Na d u ,   I n d ia.   E m ail: a n it h a_ an g eli n e@ k ar u n y a. ed u . i n       1.   I NT RO D UCT I O N   T h n o n - r e n e w ab le  en er g y   r es o u r ce s   ac co u n f o r   8 5 o f   w o r ld s   en er g y   f u els  [ 1 ] .   T h ey   ar n o o n l y   u s ed   f o r   p o w er   g e n er atio n ,   b u al s o   f o r   d o m est ic  n ee d s ,   tr an s p o r tatio n   p u r p o s es   an d   s o   o n .   Hen ce   t h e y   ar e   g etti n g   d ep leted   at  f aster   r at [ 2 ] .   A s   p r o p o s ed   b y   th I n t er n atio n al  E n er g y   Ag en c y   P o licies,  o n l y   2 0 o f   th n o n - r en e w ab le  e n er g y   r es o u r ce s   w ill  b e   a v ailab le  f o r   el ec tr ic  p o w er   g e n er atio n   b y   t h y ea r   2 0 5 0 .   Hen ce ,   th w o r ld s   elec tr icit y   s u p p l y   n ee d s   to   b f lip p ed   f r o m   6 8 f o s s i f u els  to   6 5 r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   [ 3 ] .   P o w er   g en er ated   u s i n g   B io m ass   r eso u r ce s   ar v er y   le s s   a n d   h en ce   m u ch   r esear ch   i s   n ee d ed   to   ex p lo r th p o s s ib ilit ies  o f   i n cr ea s i n g   t h elec tr ic  p o w er   p r o d u ctio n   b y   u tili zi n g   th av ai lab le  r eso u r ce s   ef f ec tiv e l y .   T h is   r en e w ab le  en er g y   ca n   also   b ter m ed   as  g r ee n   o r   clea n   en e r g y   [ 4 ]   as  it  r esu lts   i n   les s   ca r b o n   em i s s io n   [ 5 ] ,   th er eb y   r ed u cin g   g r ee n   h o u s e   g as  e m i s s io n s   [ 6 ] ,   [ 7 ]   an d   h e n ce ,   r ed u ce d   ef f ec t s   o f   g lo b al   w ar m in g   [ 8 ] .   T h u s o f   b io m a s s   w aste  h ea is   p r o p o s ed   to   b an   ef f ec tiv e   m e t h o d   f o r   p o w er   g e n er atio n .   Fo r   s m a ll - s ca le  p o w er   p r o d u ctio n ,   th er m o elec tr ic  g en er ato r s   ( T E G‟ s )   ev o lv e   as  p r o m i s in g   s o u r ce   o f   tech n o lo g y   [ 9 ] .   T h er m o elec tr ic  g e n er ato r s   ar e   s o lid - s tate  s e m ico n d u c to r   d ev ices   w h ich   ca n   co n v er d ir e ct  h ea t   to   elec tr ical   p o w er   [ 1 0 ] .   T h m aj o r   ad v an t ag o f   th e s d ev ice s   is   th a t h h ea d o es  n o h a v to   b o f   h ig h er   g r ad to   b e   co n v er ted th u s ,   t h e y   ca n   b u s ed   to   r ec o v er   th en er g y   t h at  is   r ej ec ted   as  w as te  h ea to   th e   at m o s p h er e.   T h e y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f ( B i 2 Te 3 - P b Te)   Hyb r id   Th ermo elec tr ic  Gen era to r   … ( A n ith a   A n g el in A )   33   p r o v id lo n g   ter m   p ass i v s o lu tio n   to   p r o d u ce   elec tr icit y   f r o m   w as te  h ea o b tain ed   f r o m   an y   p r o ce s s .   T h b en ef it s   o f   t h T E   tech n o lo g y   o v er   o th er s     n o   m o v i n g   p ar t s ,   h i g h   r eliab ili t y ,   lo w   m ai n te n an ce ,   co m p eti tiv e   p r ice,   lo n g   li f e,   ea s y   in s tall atio n ,   co n ti n u o u s   o p er atio n ,   q u iet  a n d   en v ir o n m e n tal  f r ie n d l y   [ 1 1 , 1 2 ] .   On s ig n i f ica n t d is ad v an ta g o f   t h e   T E G‟ s   is   th lo v w   th er m o e lec tr ic  co n v er s io n   e f f icie n c y .   Ho w e v er ,   th is   w i ll  n o   lo n g er   b m aj o r   is s u b ec au s o f   its   lo w   g e n er atio n   co s t o r   ev en ,   n o   co s t [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .     Ma n y   r esear c h er s   h a v i n v e s t ig ated   th m et h o d s   o f   ef f ec ti v p r o d u ctio n   o f   elec tr ical  p o w er   f r o m   v ar io u s   s o u r ce s   o f   h ar v ested   w a s te  h ea u s in g   t h er m o elec tr ic  g en er ato r s .   T h s u m m ar y   o f   th f i n d in g s   ar e   d is cu s s ed   b elo w   L i u   et  al.   [ 4 ] ,   ex p er im e n tall y   co m p ar ed   d if f er en s e m ico n d u cto r   m ater ial s   an d   co n clu d ed   th at  B i2 T e3   s e m ico n d u c to r   w ith   l ess   i n s u lato r   p late  th ic k n es s   w a s   co n s id er ed   to   b ec o n o m icall y   f ea s ib le  w it h   h ig h e s p o w e r   co s t   r atio .   A   m o d el   w as   p r o p o s ed   to   g en er ate  5 0 0 W   o f   elec tr ical  p o w er .   T h co s o f   T E s y s te m   w as  lo w er   th a n   t h o s o f   P an d   w i n d   p o w er   s y s te m s .   Sh a u g h n es s y   et  a l.  [ 1 5 ]   in teg r ated   th er m o elec tr ic  g en er ato r   w it h   co o k in g   s to v e.   T h ese  g e n er ato r   u n its   ar e   p r ac ticall y   d ep l o y ed   i n   v illa g i n   Ma la w i.  I p r o v id es  th u s er   w it h   t h ab ilit y   to   c h ar g L E lig h ts .   W u   et  al.   [ 1 6 ]   m ad th eo r etica an al y s i s   w it h   w ar m   w as te  h ea s o u r c g iv e n   d ir ec tl y   to   th er m o e l ec tr ic  g en er ato r .   C h a m p ier   et  al.   [ 1 7 ]   c o n clu d ed   th at  t h o u tp u p o w er   o f   th t h er m o elec tr ic  m o d u le  d ep en d s   m ai n l y   u p o n   th p r ess u r ap p lied   o n   th m o d u le s   co n n ec ted   i n   s er ies.  Go u   et   al .   [ 1 8 ]   em p lo y ed   1 0   s er ies  co n n ec ted   P eltier   m o d u les   an d   f o u n d   th at   t h o u tp u p o w er   o b tain ed   w a s   n o t e v e n   s u f f icie n t to   d r iv th a x ial  f a n   u s ed   f o r   co o lin g   p u r p o s es.    Kin s e lla  et  al.   [ 1 9 ]   d ev elo p e d   p r o to ty p elec tr ical  g e n e r ato r   f o r   d eliv er in g   s m all  a m o u n ts   o f   elec tr icit y .   I t   w as   co n cl u d ed   t h at  h i g h er   th e   te m p er at u r d i f f er en ce ,   h i g h er   th e   o b tain ed   p o w er   o u tp u t.  H s u   et  al.   [ 2 0 ]   co n clu d ed   th a f o r   an y   t y p o f   T E e m p lo y ed ,   t h e   o u tp u t   i n cr ea s es   d ep en d in g   u p o n   t h cla m p i n g   f o r ce   in   ad d itio n   to   m ax i m u m   p er m i s s ib le  te m p er at u r g r ad ien t.  I w as  also   s u g g ested   th a th cla m p i n g   f o r ce   s h o u ld   n o e x ce ed   1 8   k g W ,   else  t h T E m o d u l w il g et  d a m ag ed .   Xiao   et  a l.  [ 2 1 ]   u s ed   m u lti - s ta g e   m o d u le  w it h   t w o   la y er s   o f   s k u tter id es  p lace d   ab o v th B i2 T e 3   m o d u le  a n d   co n ce n tr ate d   s o lar   r ad iatio n   as  h ea t so u r ce .   I w as p r o v ed   th at   th o u tp u t d o u b led   w h e n   3 - s tag m o d u le  w as e m p lo y ed .     C h e n   et   al.   [ 2 2 ]   co m p ar ed   P eltier   m o d u le  a n d   Seeb ec k   m o d u le  a n d   co n cl u d ed   th at  4   P eltie r   m o d u les   co n n ec ted   i n   s er ies  p r o d u ce d   m o r p o w er   t h an   s i n g le   Seeb ec k   m o d u le,   t h er eb y   th e   P eltier   m o d u le   b ein g   co s t   ef f ec ti v f o r   p o w e r   g en er atio n .   Nu w a y h id   et  al.   [ 2 3 ]   c o m p ar ed   th p er f o r m a n ce   o f   t h r ee   T E G‟ s   an d   r ed esig n ed   th T E h a v i n g   lo w   co s t - p o w er   r atio   to   g et   an   e n h a n ce d   p o w er   o u tp u t.  V an   s ar k   [ 2 4 ]   u s ed   a   v er y   lo w   te m p er at u r t h er m o elec tr ic  m o d u le   f o r   p o w er   g e n er atio n .   T E w a s   attac h e d   to   th b ac k s id o f   th P m o d u le.   T h p o w er   o u tp u t d ep en d s   u p o n   t h ir r ad ian ce   v alu e.       I w as  clea r l y   o b s er v ed   f r o m   t h ab o v m e n tio n ed   liter at u r th at,   m o s o f   th r esear c h er s   h av u s ed   o n l y   B i2 T e3   m o d u les  f o r   p o w er   g en er atio n .   A l s o   th p o w er   g en er atio n   r ate  in cr ea s e s   w ith   th in c r ea s in   t h e   te m p er atu r d i f f er e n ce   b et w e en   t h h o a n d   co ld   j u n ctio n   an d   th c la m p i n g   f o r ce   o f   th t h er m o elec tr i c   g en er ato r .   I w as  al s o   o b s er v ed   th at  th B i2 T e3   th er m o elec tr ic  g en er ato r   ca n   b u s ed   f o r   o n l y   lo te m p er atu r ap p licatio n s   w i th   th te m p er atu r g r ad ien t   o f   u p to   2 5 0 o C .   T h P b T th er m o elec tr ic  g e n er ato r   ca n   o n l y   b u s ed   f o r   h ig h   te m p er a tu r ap p licatio n s ,   w it h   th te m p er at u r d if f er en ce   g r ea ter   th an   3 5 0 o C .   Mo s o f   th b io m as s   w aste  h ea te m p er atu r r an g e s   b et w ee n   1 5 0 o C   an d   3 5 0 o C .   T h u s o f   h y b r i d   th er m o elec tr ic   g en er ato r   co m p o s ed   o f   n - t y p e   B is m u t h   T ellu r id an d   p - t y p L ea d   T ellu r id w ith   th o p e r atin g   te m p er at u r es   r an g i n g   f r o m   1 0 0 o C   to   3 5 0 o C   h as  n o b ee n   s t u d ied   s o   f ar .   T h er ef o r e,   in   th e   p r esen t   s t u d y   an   atte m p i s   m ad e   to   an al y ze   t h p er f o r m a n ce   o f   h y b r id   t h er m o elec tr ic  p o w er   m o d u le  ( T E G1 - PB - 1 2 6 1 1 - 6 . 0 ) ,   s u p p lied   b y   T h er m al   E lectr o n ics   C o r p o r atio n ,   C a n ad a.   I is   d esi g n ed   a s   an   i n ter m ed iate   t h er m o elec tr i m o d u le   w it h   h ig h   te m p er atu r b o n d i n g   m a ter ials   t h at  allo w   th e m   to   w i th s t an d   te m p er at u r es  u p to   350 o C   co n ti n u o u s l y   an d   in ter m itte n tl y   u p to   3 8 0 o C .   T h ef f ec o f   v ar io u s   p er f o r m an ce   p ar a m eter s   s u c h   as  v o lt ag e,   cu r r en t,  o u tp u t   p o w er ,   h ea s u p p lied   an d   h ea ab s o r b ed   at  m a x i m u m   p o w er   an d   co n v er s io n   ef f icie n c y   b y   v ar y i n g   th h o s id e   te m p er atu r f r o m   8 0 o u p   to   3 5 0 o C   an d   v ar y i n g   th e   co ld   s i d te m p er atu r f r o m   3 0 o C   to   1 5 0 o C   o f   t h h y b r id   th er m o elec tr ic  g en er ato r ,   at  d if f er en t lo ad   co n d itio n s   h as b ee n   an al y ze d .       2.   O NE - DIM E NSI O NA L   S T E ADY  ST AT E   ANA L YS I   T h er m o elec tr ic  g en er ato r s   ar s o lid - s tate  s e m ico n d u cto r   d ev ices  t h at  ca n   co n v er d ir ec h ea in to   elec tr ical  p o w er   as  lo n g   as  t h e   h o s id is   at  h ig h er   te m p er atu r th a n   th co ld   s id e.   T h th er m o elec tr ic  ef f ec t   in cl u d es  th r ee   i n d iv id u all y   id e n ti f ied   ef f ec t s th Seeb ec k   e f f ec t,  P eltier   ef f ec an d   T h o m s o n   ef f ec t.  A   t y p ical   th er m o elec tr ic   m o d u le  co n s is t s   o f   lar g n u m b er   o f   n - t y p an d   p - t y p p ellet s   co n n ec ted   t o g eth er   b y   m eta l   p late  th r o u g h   s o ld er in g .   C o n v er s io n   o f   te m p er atu r d if f er en ce   d ir ec tly   in to   ele ctr icit y   is   t er m ed   as  Seeb ec k   ef f ec t”.   W h e n   c u r r en t   f lo w s   t h r o u g h   j u n c tio n   b et w ee n   t wo   co n d u cto r s ,   h ea i s   e ith er   g e n er ated   o r   r e m o v ed   at  th j u n ct io n .   T h is   is   ter m ed   as  P eltier   ef f ec t”.   T h h ea ti n g   o r   co o lin g   ef f ec o f   cu r r en ca r r y i n g   co n d u cto r   w it h   te m p er at u r g r ad ien i s   d escr ib ed   b y   t h “T h o m s o n   e f f ec t”.   T h T E w o r k in g   p r in cip le  i s   b ased   o n   th th er m o e lectr ic  ef f ec t.  T h w o r k i n g   p r in cip le  o f   s in g le  T E co u p le  is   d ep icted   in   Fig u r 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   5 ,   No .   1 Ma r ch   201 6     3 2     4 4   34       Fig u r 1 .   Sch e m atic  o f   s i n g l th er m o elec tr ic  co u p le       T h m ater ial s   t h er m o elec tr ic   p r o p er ties   s u ch   as    elec tr ic  r esis tan ce ,   th er m al  co n d u ct an ce   an d   Seeb ec k   co - ef f icie n v ar y   d e p en d in g   u p o n   th m a n u f ac tu r in g   p r o ce s s es.  W h e n   an   ex ter n al  h ea Q ( W )   is   ap p lied   o v er   th h o s id to   cr ea te  tem p er atu r g r ad ien t,  Δ T   ( º C )   b et w ee n   t h h o t   an d   co ld   s id es,  an   elec tr ical  cu r r en t I   ( A )   i s   in d u ce d   in   th cir cu it.  T h is   is   g iv e n   in   ter m s   o f   Seeb ec k   ef f ec t .   A cc o r d in g   to   Z h a n g   et  al.   [ 2 5 ]   it  is   d if f ic u lt  to   o b tain   th m o d u le  p ar a m eter s   elec tr ic   r esi s t an ce   -   R m th er m a co n d u cta n ce   -   K m   a n d   Seeb ec k   co - ef f icie n   α  f r o m   t h T E m a n u f ac t u r er s   a s   th e y   ar p r o n to   p r o tect  th eir   m an u f ac tu r i n g   m ater ials   an d   p r o ce s s e s .   T h m o d u le  p ar a m eter s   R m ,   K ca n   b o b tain ed   f r o m   T E m o d u le  o p er atin g   p ar a m eter s .   T h f o llo w i n g   eq u atio n s   ( 1 ) ,   ( 2 )   an d   ( 3 )   co r r elate   th m o d u le  p ar a m eter s   R m , K an d   α   w it h   t h T E s p ec if icatio n s   d ata  s h ee t.      h m a x m a x m h m a x ( T - Δ T ) V R= TI               ( 1 )       h m a x m a x m a x m h m a x ( T - Δ T ) V I K= 2T ΔT               ( 2 )       W h er e,   ΔT m ax  is   th lar g est   te m p er at u r d i f f er e n ce   b et w ee n   th h o an d   co ld   s id es   o f   t h c er a m ic  p lates  a a   p ar ticu lar   h o s id te m p er at u r T ho ,   I m ax   is   t h c u r r en t h at  ca n   p r o d u ce   m a x i m u m   Δ T m ax   ac r o s s   th m o d u l e   an d   V m ax   i s   th D C   v o lta g at  th te m p er at u r d if f er e n ce   o f   Δ T m ax .   T h Seeb ec k   co - e f f ic ien t,  α   as  g iv e n   i n   eq u atio n   ( 3 ) ,   is   d ef i n ed   as  t h r atio   o f   t h o p en   cir cu it  v o ltag e,   V oc  ( ca n   b o b tain ed   f r o m   th p r o d u c t   s p ec if icatio n )   to   th d if f er en c in   te m p er atu r b et w ee n   th e   h o an d   co ld   s id es  o f   th ce r a m ic  p lates,                    .   I ts   u n it i s   in   ter m s   o f             . .     O C o c hc VV T T T                  ( 3 )       T h f ig u r o f   m er it,  Z   d en o tes   th ab ilit y   o f   m ater ial  to   ef f ec tiv el y   p r o d u ce   th er m o elec tr ic  p o w er .   Fro m   eq u atio n s   ( 1 ) ,   ( 2 )   an d   ( 3 ) ,   th T E Z - f ac to r   is   g i v en   b y ,       2 mm Z RK                   ( 4 )     T h ab o v eq u atio n s   ar p r o p o s ed   f o r   th er m o elec tr ic  co o ler .   B u t,  s in ce   th th er m o elec t r ic  co o le r   an d   t h g en er ato r   h av e   t h s a m t h er m o elec tr ic  m ater ial  p r o p er ties ,   th e y   ca n   b ap p lied   f o r   T E p ar am eter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f ( B i 2 Te 3 - P b Te)   Hyb r id   Th ermo elec tr ic  Gen era to r   … ( A n ith a   A n g el in A )   35   an al y s is   al s o   [ 1 4 ] .   T h v alu e   o f   lo ad   r esi s tan ce ,   R L   ca n   b ca lcu lated   u s i n g   eq u atio n s   ( 1 )   an d   ( 4 )   w h ic h   w i ll   b u s ed   to   f in d   t h v al u o f   c u r r en t.        L a v g R   =   R 1 + Z T                 ( 5 )       w h er e ,   Z T avg   i s   g iv e n   b y   t h p r o d u ct  o f   t h f i g u r o f   m er it   Z   a n d   t h a v er ag e   v al u o f   t h h o a n d   co ld   s id e   te m p er atu r es r esp ec ti v el y ,           hc a v g Z (T T ) ZT 2                 ( 6 )       T h cu r r en t,  I   th r o u g h   t h cir cu it is   ca lc u lated   u s i n g   eq u atio n   ( 6 )   as g iv e n   b elo w ,         L αΔ T I= R + R                   ( 7 )     W h er e,       is   d ef in ed   as  t h Seeb ec k   co - e f f icien t,        is   th d if f er e n ce   in   te m p er atu r b et w ee n   t h h o an d   co ld   s id es,   (T h - T c ) ,   R L   i s   th lo ad   r esis ta n ce   an d   R   is   t h i n ter n al   r esis tan ce .   T h v o lta g ac r o s s   th lo ad   an d   t h e   elec tr ical  p o w er   o u tp u t c a n   b o b tain ed   u s i n g   t h eq u atio n s   ( 7 )   an d   ( 8 )   as,       V T I R                   ( 8 )         2 e l e c t L L αΔ T P = R R + R                    ( 9 )       T h co n v er s io n   e f f icien c y   is   c alcu lated   u s i n g   eq u a tio n   ( 9 )   as,         a v g m c c a c a v g h 1 Z T 1 T 1 Z T T                       ( 1 0 )       T h p o w er   ef f icie n c y   is   ca lc u l ated   u s i n g   eq u a tio n   ( 1 0 )   as,       a v g m p c a c a v g c a a v g h ZT T 2 2 2 Z T 0 . 5 Z T T             ( 1 1 )     W h er e,   ca   is   ter m ed   a s   t h C ar n o ef f icien c y   g i v en   b y   T c /T h I t   d en o tes  t h m a x i m u m   ef f ic ien c y   li m it  h ea t   en g i n ca n   attai n .   I m ai n l y   d e p en d s   o n   th h o t a n d   co ld   s id te m p er atu r es.   Usi n g   t h ab o v m e n tio n ed   d esig n   eq u at io n s ,   p ar a m etr ic  an al y s is   h a s   b ee n   ca r r ied   o u to   an al y ze   th p er f o r m an ce   p ar a m eter s   s u ch   as  o u tp u t   p o w er ,   v o ltag e,   c u r r en t,  Seeb ec k   co - ef f icien t,  elec tr ical   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   5 ,   No .   1 Ma r ch   201 6     3 2     4 4   36   r esis ta n ce ,   th er m al  co n d u c tan ce ,   h ea ab s o r b ed   an d   h ea r em o v ed   f o r   d if f er e n lo ad in g   c o n d itio n s   b ased   o n   m ax i m u m   co n v er s io n   a n d   p o w er   ef f icie n c y .   T h af o r m en tio n ed   p ar a m ete r s   ar ex ac tl y   a n al y ze d   b y   d ev elo p in g   M A T L A B   p r o g r a m   an d   b ased   o n   th o b tain e d   r esu lts   v ar io u s   c h ar ac ter is ti cu r v es  ar d r a wn   an d   d is cu s s ed   in   t h f o llo w i n g   s ec tio n s .       3.   P E RF O RM ANCE E VA L U AT I O N   A   h y b r id   th er m o elec tr ic  p o w er   m o d u le  ( T E G1 - PB - 1 2 6 1 1 - 6 . 0 ) ,   co m p o s ed   o f   n - t y p B is m u t h   T ellu r id an d   p - t y p L ea d   T e llu r id s e m ico n d u cto r   m ater ia s u p p lied   b y   T h er m al  E lectr o n ics  C o r p o r atio n ,   C an ad i s   co n s id er ed   f o r   t h an al y s is .   T h m o d u le  p ar a m e ter s   ar lis ted   in   T ab le   1 .   T h m ai n   p ar a m e ter s   co n s id er ed   f o r   a n al y s i s   i n cl u d o u tp u t   v o ltag e,   o u tp u t   c u r r en t,  o u tp u t   p o w er ,   m a x i m u m   p o w er   o u tp u t,  o p e n   cir cu it  v o lta g e,   Seeb ec k   co - e f f icie n t,  elec tr ical   r esi s tan ce ,   t h er m al   co n d u c tan ce ,   f i g u r o f   m er it,  e f f icie n c y ,   h ea ab s o r b ed   an d   h ea r em o v ed   b ased   o n   m a x i m u m   co n v er s io n   a n d   p o w er   e f f icien c y .   I f   th te m p er atu r e   g r ad ien ac r o s s   t h t h er m o ele ctr ic  m o d u le   is   h i g h er ,   th e   ele ctr ical  o u tp u t   w ill   b h ig h er .   T h lo ad   r esis tan ce   also   p la y s   m aj o r   r o le  in   in f lu en c in g   t h o u tp u o f   th t h er m o elec tr ic  m o d u le.   T h th e r m o elec tr ic  m o d u le   w a s   an a l y ze d   f o r   d if f er en t   co ld   s id te m p er at u r es  w it h   v ar y i n g   h o s id te m p er at u r es.  T h lo ad   r esis tan ce   w as   in cr ea s ed   f r o m   m i n i m u m   u p to   1 5   o h m s .       T ab le  1   T E G1 - PB - 12611 - 6 . 0   Su p p lier   Sp ec if icat io n s         Var io u s   g r ap h s   w er d r a w n   b et w ee n   o u tp u p o w er ,   o u tp u v o ltag an d   o u tp u c u r r en w ith   r esp ec to   lo ad   r esis tan ce   f o r   d if f er en v alu es  o f   co ld   s id te m p er at u r e,   T   3 0 /5 0 /8 0 /1 0 0 /1 5 0 o C   as  s h o w n   if   F ig u r es  2 ,   3   an d   4 .           Fig u r 2 .   Var iatio n   o f   o u tp u t p o w er   w it h   lo ad   r esis tan ce   f o r   d if f er e n t c o ld   s id te m p er atu r es     H ot  si de  t em per at u r e                                                                                                      3 5 0 ˚   C ol d s i de  t em per a t ur e                                                                                                      30 ˚ C   O pen c i r cu i t  v ol t ag e                                                                                                       9. 2 V   Ma t che l oa d r e si st a nce                                                                                                    0. 9 7 Ω   Ma t che l oa d out put  v ol t ag e                                                                                        4 . 6 V   Ma t che l oa d out put   cur r en t                                                                                           4. 7  A   Ma t che l oa d out put   pow er                                                                                             2 1 .7 W   H ea t   f l ow  a cr o ss   t he m odul e                                                                                            310 W   H ea t   f l ow  d ens i t y                                                                                                              9 .88 W  cm - 2     A C  r es i st anc e m ea su r ed u n der  27 ˚ C  @  1000 H z                                                             0.42~0.5 2   Siz e                                                                                                                                  56  m m  x 56 m m   N um ber  of  coup l es                                                                                                            1 2 6         T =   30 o C T c 50 o C T =   80 o C T c =   100 o C T c 150 o C 0 5 10 15 20 25 0 3 6 9 12 15 18 O utput pow e r   ( W ) L oa R e sis tanc e   (O hms) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f ( B i 2 Te 3 - P b Te)   Hyb r id   Th ermo elec tr ic  Gen era to r   … ( A n ith a   A n g el in A )   37       Fig u r 3 .   Var iatio n   o f   o u tp u t v o ltag w it h   lo ad   r esis tan ce   f o r   d if f er e n t c o ld   s id te m p er atu r es           Fig u r 4 .   Var iatio n   o f   o u tp u t c u r r en w it h   lo ad   r esis ta n ce   f o r   d if f er e n t c o ld   s id te m p er atu r es       I w as  f o u n d   t h at  th th er m o e l ec tr ic  m o d u le  w o r k ed   ef f ic ien tl y   w h en   th co ld   s id te m p er atu r w as   m ai n tai n ed   at  3 0 o C   w it h   v a r y in g   h o s id te m p er at u r es.   T h is   is   b ec au s th o u tp u t   p o w er   is   d ir ec tl y   p r o p o r tio n al  to   s q u ar o f   te m p er atu r d if f er en ce   a n d   th lo ad   r esis tan ce .   T h m ax i m u m   o u tp u p o w er   v al u e s   at  d if f er e n co ld   s id te m p er a tu r es  at  m atc h ed   lo ad   r esis tan ce   an d   m a x i m u m   te m p er atu r e   g r ad ien ar g i v e n   in   T ab le  2 .   Fro m   Fig u r 2   it  i s   ev id en th at  m a x i m u m   p o w er   o u tp u o f     2 1 . 7   W   is   o b ta in ed   o n l y   w h e n   t h e   co ld   s id te m p er atu r is   m ai n tai n e d   at  m i n i m u m ,     T c   3 0 o C.   Fro m   Fig u r es   3   an d   4 ,   it  is   s ee n   t h at,   at   m atc h ed   lo ad   r esis ta n ce ,   th o u tp u v o ltag e   is   ab o u t   4 . 6 an d   th o u tp u c u r r en t   is   ab o u 4 . 7 A . W h e n   T c   is   in cr ea s ed   b e y o n d   3 0 o C ,   o u tp u p o w er ,   v o ltag a n d   cu r r e n t   o b tain ed   d ec r ea s es,  ev e n   at  h i g h er   v alu e s   o f   te m p er atu r g r ad ien t,   Δ T .   Hen ce ,   it i s   co n cl u d ed   t h at  f o r   t h an al y s is ,   t h h o t sid e   te m p er at u r e,   T h   is   v ar ied   i n   s tep s   o f   3 0 o C   f r o m   8 0 o C   to   3 5 0 o C   w h ile  t h co ld   s id te m p e r atu r is   m ai n tai n ed   co n s ta n t a t 3 0 o C   f o r   d i f f er e n t   lo ad in g   co n d itio n s .             T ab le  2   Ou tp u P o w er   at  D if f e r en t Co ld   Sid T em p er atu r es     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 3 6 9 12 15 18 T = 30 o C T c = 50 o C T = 80 o C T c = 100 o C T c = 150 o C L oa re sis tanc e   (O hms) Output vol tag e   (V )   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 3 6 9 12 15 18 O utput c ur r e nt  ( A mps) T = 30 o C T c = 50 o C T = 80 o C T c = 100 o C T c = 150 o C L oa re sis tanc e   (O hms) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   5 ,   No .   1 Ma r ch   201 6     3 2     4 4   38         Fro m   E q u atio n   ( 8 ) ,   th o u tp u p o w er   ca n   b o b tain ed .   T h v ar iatio n   o f   o u tp u p o w er   as  f u n ct io n   o f   elec tr ical  lo ad   f o r   d if f er en v alu es   o f   te m p er atu r g r ad ien t   ( Δ T )   at  c o n s tan co ld   s id te m p er atu r e   ( T c   = 30 o C ) ,   is   g i v e n   in   Fi g u r e   5 .   I is   ev id en t h at  t h p r ed icted   o u tp u p o w er   p er f o r m an ce   in cr ea s es   w it h   t h e   co r r esp o n d in g   in cr ea s i n   te m p er atu r d if f er en ce .   T h u s   w ca n   p r o v th at  p o w er   is   p r o p o r tio n al  to   s q u ar o f   th te m p er at u r d if f er en ce ,   Δ T 2   an d   w o r k s   b est  w h en   t h te m p er at u r g r ad ien is   m ai n tai n ed   at  3 2 0 o C Hen ce ,   it  is   co n cl u d ed   th at  t h p o w er   in cr ea s e s   in   a n   ex p o n en tial   tr en d   a n d   is   m a x i m u m   at  m ax i m u m   d if f er e n ce   i n   te m p er atu r b et w ee n   t h h o a n d   co ld   s id e s   o f   th e   ce r a m ic  p late s .   A   m a x i m u m   o f   2 1 . 7 W   is   o b tain ed   w h en   t h h o s id te m p er at u r is   at   350 o C   w h ile  t h co ld   s id te m p er atu r is   m ain tai n ed   co n s ta n at   30 o C .         Fig u r 5 .   Var iatio n   o f   o u tp u t p o w er   w it h   lo ad   r esis tan ce   f o r   d if f er e n t te m p er at u r g r ad ien t s       T h p lo t   b etw ee n   th o u tp u v o ltag an d   o u tp u cu r r en f o r   v ar io u s   h o s id te m p er atu r es   is   s h o w n   i n   Fig u r e   6 .   I is   clea r   th at  th er ex is t s   lin ea r   r elatio n s h ip   b etw ee n   th v o lta g an d   cu r r en t.  Fro m   Fig u r e   6 ,   th e f f ec t iv e”   o p en   cir cu it  v o lta g f o r   ea ch   v a lu o f   Δ T   ca n   b o b tain ed   b y   ex tr ap o latin g   th v o lta g v al u es   co r r esp o n d in g   to   ze r o   cu r r en at  th y - a x i s   in ter ce p t.  T h s lo p o f   ea ch   lin r ep r esen ts   th in ter n al  elec tr ica l   r esis ta n ce   o f   th m o d u le   at  s o m p ar ticu lar   m ea s u r i n g   en v ir o n m e n t a n d   ea ch   in ter ce p tio n   o f   th e   y - a x is   a t z er o   cu r r en ( I =0 )   g i v es   th e   o p en   cir cu it  v o ltag e.   Fi g u r e   7   g i v e s   t h p lo b et w ee n   o p en   cir c u it  v o lta g an d   th e   te m p er atu r d if f er e n ce .   I is   s ee n   th at  t h o p en   cir cu it  v o lta g o f   t h s y s te m   i n cr ea s es  w i t h   an   i n cr ea s i n   th e   h o t sid te m p er at u r in   li n ea r   tr en d .     0 5 10 15 20 25 0 3 6 9 12 15 18 Output powe (W ) L oa re sis tanc e   (O hms) Δ T =   80 o C Δ  =   110 o C Δ  T 140 o C Δ  T =   170 o C Δ  =   200 o C Δ  =   230 o C Δ  T 260 o C Δ  =   290 o C Δ  =   320 o C Δ  =   350 o C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f ( B i 2 Te 3 - P b Te)   Hyb r id   Th ermo elec tr ic  Gen era to r   … ( A n ith a   A n g el in A )   39     Fig u r 6 .   Var iatio n   o f   v o lta g w it h   r esp ec t to   cu r r en t       A cc o r d in g   to   elec tr ical  cir cu it  t h eo r y ,   m a x i m u m   o u tp u t   is   r ea ch ed   w h en   t h elec t r ical  lo ad   r esis ta n ce   m a tch e s   w it h   t h i n ter n al   elec tr ical  r es is ta n ce   o f   t h t h er m o elec tr ic  m o d u le.   He n ce ,   s u b s tit u ti n g   R R   i n   E q u atio n   ( 6 ) ,   ( 7 )   an d   ( 8 ) ,   th eq u a tio n s   ar r ed u ce d   to   o b tain   t h m a x i m u m   p er f o r m an ce   p ar a m eter s   as   f o llo w s     m a x T I 2R                    ( 1 1 )       m a x T V 2                    ( 1 2 )       2 m a x ( T ) P 4R                    ( 1 3 )           Fig u r 7 .   Var iatio n   o f   o p en   cir cu it v o lta g w it h   r esp ec t to   te m p er at u r g r ad ie n t       Fig u r 8   g iv es  t h m a x i m u m   attain ab le  o u tp u p o w er   an d   lo ad   v o ltag ch ar ac ter is tics   as  f u n ctio n   o f   o u tp u v o lt ag a n d   o p en   cir cu it  v o lta g e.   Fro m   F ig u r 8   it  is   ap p ar en th at  t h m a x i m u m   p o w er   o u tp u t   in cr ea s es  w i th   a n   i n cr ea s in   v o ltag in   p o l y n o m ia l tr en d .       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 2 4 6 8 10 V olt a g e    ( V) C ur re nt  (A mps) T h =   80 o C T h 110 o C T h =   140 o C T h =   170 o C T h 200 o C T h =   230 o C T h =   260 o C T h =   290 o C T h =   320 o C T h =   350 o C   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 50 100 150 200 250 300 350 O pen  ci r cui t   v ol t ag e ( V ) o p en   cir cu i t v o ltag e T e mper a ture   dif fe re nc e   ( o C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   5 ,   No .   1 Ma r ch   201 6     3 2     4 4   40       Fig u r 8 .   Var iatio n   o f   o u tp u t p o w er   an d   lo ad   v o ltag w i th   r e s p ec t to   o p en   cir cu it v o lta g e       P o w er   i s   p r o p o r tio n al  to   s q u ar o f   th te m p er at u r d if f er en ce ,   Δ T 2   an d   s q u ar o f   Se eb ec k   co - ef f icien t,  α 2 .   An   in cr ea s in   t e m p er atu r d if f er en ce   s h o u ld   h av co r r esp o n d in g   co m p e n s ati n g   d ec r ea s in   Seeb ec k   co - e f f ic ien t.  B u t h co m p e n s at io n   is   v er y   s m all  f o r   th is   c o r r esp o n d in g   i n cr ea s e.   Hen ce ,   an y   c h a n g e   in   te m p er at u r d if f er en ce   w ill   h av d ir ec i n f lu e n ce   o n   t h e   d eliv er ed   elec tr ical  p o w er   o u tp u t.  I also   clea r l y   in d icate s   th at   m ax i m u m   p o w e r   ca n   b o b tain ed   f r o m   th e   th e r m o elec tr ic  m o d u le  w h en   t h lo ad   v o ltag eq u a l s   h al f   t h o p en   c ir cu it   v o lta g e.   I n   o r d er   to   ca lcu late   th e   Seeb ec k   co - e f f icie n t,  a   m et h o d   p r o p o s ed   b y   H s u   et. al   [ 2 0 ]   is   e m p lo y ed .   T h p r o p o s ed   e f f ec tiv e”   Seeb ec k   co - e f f icien m o d el  i s   u s ed   to   ca lcu l ate  th e   ef f ec ti v e”   Seeb ec k   co - e f f icien u n d er   ac tu al  lo ad   co n d itio n s .   A cc o r d in g   to   Hs u   et   al [ 2 0 ] ,   th r elatio n s h ip   b et w ee n   v o ltag a n d   c u r r en i s   g iv e n   b y   E q u atio n   ( 7 )   ,   (   α   ∆T - IR ) .   A ze r o   c u r r en ( I =0 ) ,   th v o lta g b ec o m e s   m ax i m u m   w h ic h   eq u al s   t h o p en   cir cu it  v o lta g e.   He n ce   th e   ter m   α Δ T   b ec o m e s   m ax i m u m   i n   w h ic h   α ”  ca n   b d ef in ed   as th e f f ec ti v e”   S ee b ec k   co - ef f icie n t,  α eff .   Du t o   th ab o v co n d itio n ,   E q u atio n   ( 7 )   r ed u ce s   to       oc V α= ΔT                   ( 1 4 )     T h ef f ec ti v e”   Seeb ec k   co - e f f icien in d icate s   th ac t u al  b eh av io r   o f   t h th er m o elec tr ic   g e n er ato r   s y s te m   u n d er   d if f er e n lo ad   co n d itio n s ,   n eg lec tin g   t h t h er m al  a n d   elec tr ical  co n tact  r es is tan ce s .   R o w a n d   Min   [ 2 6 ]   d ev elo p ed   t h eo r eti ca m o d el  to   ca lcu late  t h See b ec k   co - e f f icie n ta k i n g   i n to   a cc o u n t   th e   t h er m al   an d   elec tr ical  co n tact  r esis ta n ce s   b et w ee n   th ce r a m ic  p lates.  B u t,  th is   t h eo r etica m o d el  r eq u ir es  th o r o u g h   in f o r m atio n   o f   t h p h y s ical  p r o p er ties   o f   th p - n   p ellets i n   t h th er m o elec tr ic  m o d u le     d etail  th at   is   n o t e asi l y   an d   at  all  tim e s   av ailab le  f r o m   t h m a n u f ac tu r er   o r   s u p p lier .   H en ce   th ap p r o ac h   ef f e ctiv Seeb ec k   co - ef f icien m o d el”  p r o p o s ed   b y   Hsu   et   al .   [ 2 0 ]   h as   b ee n   e m p l o y ed .   Fig u r e   9   s h o w in g   th e   ef f ec ti v Seeb ec k   co - ef f icien t,  co n s is ten w i th   E q u atio n   ( 1 4 ) ,   is   th u s   r ea lized   at  p ar ticu lar   h o s id te m p er atu r e.   Fro m   t h g r ap h ,   it  is   s ee n   t h at  f o r   ev er y   i n cr e ase  in   te m p er atu r g r ad ien t,  t h er is   o n l y   s m al co r r esp o n d in g   co m p e n s ati n g   d ec r ea s in   Seeb ec k   co - e f f icie n t.             0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 out put  vol t a ge V  (V ol t s ) p o w e r ,   P max ( W a t t s ) vol t a ge , V  (V ol t s );  op e c i rc ui t   vol t a ge V oc (V ol t s ) P o w e r v o l t a g e   0.0 1 3 0.01 35 0.01 4 0.01 45 0.0 1 5 0.01 55 0.01 6 350 400 450 500 550 600 S e e be c c o - e f fic ient  ( V/K) T e mper a ture   dif fe re nc e   (K Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f ( B i 2 Te 3 - P b Te)   Hyb r id   Th ermo elec tr ic  Gen era to r   … ( A n ith a   A n g el in A )   41   Fig u r 9 .   Var iatio n   o f   Seeb ec k   co ef f icie n w it h   r esp ec t to   tem p er at u r g r ad ie n t   Fig u r 1 0   s h o w s   t h th er m al  c o n d u ctan ce   a n d   elec tr ical  r esis tan ce   o f   t h m o d u le  w it h   r esp ec t to   th elec tr ical  p o w er   o u tp u t c h ar ac ter is tics   o f   t h t h er m o elec tr ic  g en er ato r   s y s te m .           Fig u r 1 0 .   Var iatio n   o f   elec tr ical  r esis ta n ce   an d   th er m al  co n d u ctan ce   w it h   o u tp u t p o w er       As  t h te m p er at u r g r ad ie n a cr o s s   t h s y s te m   i n cr ea s es,   h e at  ab s o r b ed   b y   th e   m o d u le  i n c r ea s es  a n d   h en ce   a n   i n cr ea s i n   o u tp u p o w er   is   ac h ie v ed .   Fro m   th g r ap h ,   it  is   ev id en t h at  t h er i s   d ec r ea s in   t h e   elec tr ical  r esis ta n ce   o f   th m o d u le  w h ic h   lead s   to   an   in cr ea s in   th o b tain ed   o u tp u p o w e r .   A ls o ,   th th er m a l   co n d u ctan ce   o f   th e   m o d u le  in cr ea s es   w h ich   aid s   in   in cr ea s in g   t h o u tp u t   p o w er .   H en ce ,   t h o b tain ed   elec tr ical  p o w er   o u tp u is   h ig h er   w h e n   t h h ea i n p u to   th s y s te m   is   also   h i g h er .   I n   F i g u r e   1 ,   Q an d   Q c   r ep r esen ts   t h h ea s u p p lied   t o   th g en er ato r   f r o m   t h h i g h   te m p er atu r e   r eser v o ir   a n d   h e at  ab s o r b ed   b y   t h e   lo w   te m p er atu r r eser v o ir .   On   ac co u n o f   th er m al  r esi s tan ce   p r ese n b et w ee n   t h r eser v o ir s   an d   t h e   th er m o elec tr ic   g e n er ato r ,   h ea t   ex c h an g r ate   is   li m ited .   T h r ate  o f   h ea t   s u p p l y ,   Q an d   h ea r e m o v al,   Q i s   esti m ated   as:     2 m h h m RI Q= α I T + - K Δ T 2               ( 1 5 )     2 m c c m RI Q= α I T + - K Δ T 2               ( 1 6 )     W h er α ,   K m   an d   R   ar d en o ted   as  ef f ec t iv Seeb ec k   co - e f f icien t,  m o d u le  t h er m al  co n d u ctan ce   a n d   elec tr ic   r esis ta n ce ,   r esp ec tiv el y .   I n   E q u atio n   ( 1 5 )   an d   ( 1 6 ) ,   th ter m s   r ef er   to   th h ea ass o ciat ed   w it h   th P eltier   ef f ec t,  h al f   o f   J o u le  h ea tin g   an d   Fo u r ier   la w   o f   t h er m al  c o n d u ctio n .   W h e n   t h th er m o elec tr ic  g en er ato r   is   s u b j ec ted   to   lo ad ,   cu r r en f lo w s   th r o u g h   th cir c u it.  He n ce ,   th P eltier   ef f ec i s   b ein g   o b s er v ed .   B y   ap p l y i n g   an   en er g y   b alan ce   to   t h t h e r m o elec tr ic  m o d u le,   an d   n eg l ec tin g   t h ef f ec t s   o f   J o u le  h ea tin g   an d   t h er m al   co n d u ctio n ,   E q u atio n   ( 1 5 )   an d   ( 1 6 )   r e d u ce s   to   f ir s ter m   al o n e.   T h elec tr ical  p o w er   o u t p u is   g i v e n   as  th e   d if f er e n ce   b et w ee n   h ea t a b s o r p tio n   an d   h ea t r e m o v al  f r o m   t h s y s te m ,   ( Q -   Q c ).     e l e c t h c P = Q - Q                   ( 1 7 )     Dep en d in g   u p o n   t h cu r r en f lo w i n g   t h r o u g h   t h cir cu it  a n d   th j u n ctio n   te m p er at u r e,   th P eltier   ef f ec v ar ies   an d   h e n ce   t h o u tp u p o w er   p r o d u ce d .   T h v ar iatio n   o f   P eltier   e f f ec w i th   r e s p ec to   t h c u r r en f lo w i n g   t h r o u g h   t h cir cu it is   s h o w n   in   F ig u r e   11 .   Hig h er   t h cu r r en t f lo w ,   m o r p r ev alen t   th P eltier   ef f ec t.          0.00 28 0.00 285 0.00 29 0.00 295 0.00 3 0.00 305 0.00 31 0.00 315 0.00 32 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 5 10 15 20 25 Th e r ma c ondu c ta nc e   ( W / o C) El ec t rical  re si st ance   (Ohm s) Output powe (W ) elec tr ical  r esi s tan ce th er m al   co n d u ctan ce Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.