วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกมีความน่าสนใจสำหรับการเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงด้วยปรากฏการณ์ของซีเบก งานวิจัยนี้ได้ศึกษาเทอร์โมอิเล็กทริกใน 3 ช่วงอุณหภูมิ สำหรับนำไปใช้กับความร้อนเหลือทิ้งตามอุณหภูมิที่เหมาะสมในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งจะทำให้ได้พลังงานหมุนเวียนกลับมาใช้กับระบบแสงสว่าง เพื่อเป็นวิธีการประหยัดพลังงานอีกทางหนึ่ง 

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการสังเคราะห์ การประดิษฐ์เทอร์โมอิเล็กทริกมอดูล 3 ช่วงอุณหภูมิ และศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เทอร์โมอิเล็กทริกมอดูลกับอุตสาหกรรมโรงน้ำแข็งในการผลิตไฟฟ้า การแบ่งช่วงอุณภูมิของวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกแบ่งได้ 3 ช่วงอุณหภูมิดังนี้ ได้แก่ช่วงอุณหภูมิต่ำ ใช้อยู่ในช่วง 323-573 เคลวิน ช่วงอุณหภูมิกลาง อยู่ในช่วง 523-973 เคลวิน และช่วงอุณหภูมิสูง อยู่ในช่วง 743-1173 เคลวิน ในการปรับปรุงการประดิษฐ์และการเชื่อมวัสดุฐานรองให้สามารถทนความร้อนสูงมีความสำคัญเนื่องจากเพิ่มความทนทานเหมาะสมสำหรับการใช้งานกับวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกทั้ง 3 ช่วงอุณหภูมิ

วัสดุฐานรองได้เตรียมมาจากแผ่นอะลูมินา 96 % ขนาด 50x50x1 mm³ ใช้กาวเงินเป็นขั้วไฟฟ้าด้วยการทาลงไปบนแผ่นอะลูมินาจากนั้นอบที่อุณหูมิ 953 เคลวิน พบว่าสามารถทนความร้อนได้สูงถึง 953 เคลวินซึ่งเหมาะสมกับการประดิษฐ์อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกทั้ง 3 ช่วงอุณหภูมิ 

การประดิษฐ์เทอร์โมอิเล็กทริกมอดูลช่วงอุณหภูมิต่ำ ใช้วัสดุชนิดพีเป็น Sb₂Te₃ และใช้วัสดุชนิดเอ็นเป็น Bi₂Te₃ สังเคราะห์ด้วยเครื่องบดและผสมสารและวิธีอัดร้อน โดยค่า ZT สูงสุดของวัสดุชนิดพี Sb2Te3 และวัสดุชนิดเอ็น Bi₂Te₃ คือ 0.51 และ 0.54 ที่อุณหภูมิ 473 เคลวินตามลำดับ การต่อขั้วไฟฟ้าแบบ p-n โดยอนุกรมทางไฟฟ้าบนวัสดุฐานรองที่ทำขั้วด้วยกาวเงินและขั้วไฟฟ้าแผ่นเงินหนา 0.05 มิลลิเมตร ด้วยกระบวนการบัดกรีจำนวน 16 คู่ พบว่า มีค่าความต้านทานรวมประมาณ 1.7 โอห์ม ทดสอบการผลิตไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดมีค่า 0.5 โวลต์ กำลังไฟฟ้าสูงสุด 8.75 มิลลิวัตต์ที่อุณหภูมิด้านร้อน 523 เคลวิน และผลต่างอุณหภูมิ 100 เคลวิน 

เทอร์โมอิเล็กทริกมอดูลช่วงอุณหภูมิกลางแบบรอยต่อแบบพีและเอ็น ใช้วัสดุชนิดพีเป็น MnSi_1.75 และใช้วัสดุชนิดเอ็นเป็น Mg₂Si ที่ถูกสังเคราะห์ด้วยเครื่องบดและผสมสารและวิธีอัดร้อน ซึ่งค่า ZT สูงสุดของวัสดุชนิดพี และ ชนิดเอ็นคือ 0.44 และ 0.73 ที่อุณหภูมิ 773 เคลวิน ตามลำดับ การต่อวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกจำนวน 16 คู่ พีและเอ็นแบบอนุกรมทางไฟฟ้าบนวัสดุฐานรองที่ทำขั้วด้วยกาวเงินและเชื่อมต่อกันด้วยกาวเงิน นำไปเผาในเครื่องอัดร้อน ในบรรยากาศอาร์กอน ที่อุณหภูมิ 823 เคลวิน เป็นเวลา 1 ชั่วโมง พบว่า มีค่าความต้านทานรวมประมาณ 570 โอห์ม ทดสอบการผลิตไฟฟ้าได้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดมีค่า 0.39 โวลต์ กำลังไฟฟ้าสูงสุดมีค่า 6.4 มิลลิวัตต์ที่อุณหภูมิด้านร้อน 723 เคลวิน ที่ผลต่างอุณหภูมิ 100 เคลวิน
กระบวนการประดิษฐ์เทอร์โมอิเล็กทริกมอดูลสำหรับช่วงอุณหภูมิสูงแบบรอยต่อพีและเอ็น ใช้วัสดุชนิดพีเป็น Ca₃Co₄O₉ และใช้วัสดุชนิดเอ็นเป็น Zn_0.98Al0.02O ที่ถูกสังเคราะห์ด้วยวิธีปฏิกิริยาสถานะของแข็งและอัดร้อน ซึ่งได้ค่า ZT สูงสุด 0.108 และ 0.2044 ที่อุณหภูมิ 973 เคลวิน ตามลำดับ การต่อวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกจำนวน 16 คู่ พีและเอ็นแบบอนุกรมทางไฟฟ้าบนวัสดุฐานรองที่ทำขั้วด้วยกาวเงินและเชื่อมต่อกันด้วยกาวเงิน นำไปเผาในเตาเผา 953 เคลวิน ในบรรยากาศเป็นเวลา 15 นาที พบว่า มีค่าความต้านทานรวมประมาณ 35 เมกะโอห์ม ทดสอบการผลิตไฟฟ้าได้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 0.1418 โวลต์ กำลังไฟฟ้าสูงสุด 0.61 มิลลิวัตต์ที่อุณหภูมิด้านร้อน 923 เคลวิน และผลต่างอุณหภูมิ 100 เคลวิน 

การประยุกต์ใช้เทอร์โมอิเล็กทริกโมดูลสำหรับอุณหภูมิต่ำจำนวน 24 โมดูลโดยมีจานรวมแสงอาทิตย์แบบพาราโบลาที่สามารถสร้างแหล่งความร้อนและใช้แหล่งระบายความร้อนด้วยน้ำจากน้ำเย็นในการผลิตน้ำแข็งของ ห้างหุ้นส่วนจำกัดกรเดชน้ำแข็งหลอดสกลนคร เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ กระแส และกำลังไฟฟ้าสูงสุดมีค่า 5.87 โวลต์ 0.512 แอมป์ และ 3 วัตต์ ในเวลา 13.00 น. สามารถชาร์จหลอดไฟ LED ได้ 2 ดวงใน 5 ชั่วโมงและเปิดหลอดไฟประมาณ 2.30 ชั่วโมง

Thermoelectric materials are attractive for turning waste heat directly into electrical energy, thanks to the phenomenon of Seebeck. This research studied thermoelectric in 3 temperature ranges for applying waste heat from industrial plants with appropriate temperatures. 

The purposes of this dissertation are synthesis and fabrication of thermoelectric modules in 3 temperature ranges, then studying the feasibility of using thermoelectric modules with the ice mill industry to generate electricity. Thermoelectric material has a low-temperature range (323-573 K), medium-temperature range (523-973 K), and high-temperature ranges (743-1173 K). 

The substrate was prepared from a 96% alumina sheet, in size of 50 x 50 x 1 mm³ using silver paste as an electrode by applying it on the alumina sheet and then heating at 953 K. It was found that it withstands heat up to 953 K, which is suitable for the invention of thermoelectric devices in all three temperature ranges.

The thermoelectric module fabrication for low-temperature using p-type material of Sb₂Te₃ and n-type material of Bi₂Te₃ as synthesized by Planetary Ball Mill and hot-pressing methods. The maximum ZT of Sb₂Te₃ and Bi₂Te₃ materials are 0.51 and 0.54 at 473 K, respectively. P-n materials were connected by serial junction on silver paste electrodes 0.05 mm of thickness with 16 pairs by soldering processes.
The resistance of the module is approximately 1.7W. The maximum open-circuit voltage and output powers are 0.5 V and 8.75 mW, respectively, at a hot temperature of 523 K, and the temperature difference was 100 K.

The thermoelectric module fabrication for medium-temperature using p-type material of MnSi_1.75 and n-type material of Mg₂Si as synthesized by Planetary Ball Mill and hot-pressing methods. The maximum ZT of MnSi_1.75 and Mg₂Si materials are 0.44 and 0.73 at 773 K, respectively. P-n materials were connected by serial junction on silver paste electrodes 0.05 mm of thickness with 16 pairs by soldering processes. P and N on base materials are terminalized with silver paste and connected by silver paste. Burn in a hot press in the Argonne atmosphere, at 823 K for an hour. The resistance of the module is approximately 570W. The maximum open-circuit voltage and output powers are 0.39 V and 6.4 mW, respectively, at a hot temperature of 723 K, and the temperature difference was 100 K

The thermoelectric module for high-temperature ranges with P and N joints uses p-type material Ca₃Co₄O₉ and n-type is Zn_0.98Al_0.02O as synthesized by Planetary Ball Mill hot-pressing methods. The maximum ZT of Ca₃Co₄O₉ and Zn_0.98Al_0.02O are 0.108 and 0.2044 at 973 K, respectively. Sixteen pairs of thermoelectric materials electrically serialized P and N on base materials terminalized with silver paste and connected by silver paste. Burned in kiln 953 K. In the atmosphere for 15 minutes, the resistance of the module is approximately 35 MW. The maximum open-circuit voltage and output powers are 0.1418 V and 0.61 mW at a hot-side temperature of 923 K and a temperature difference of 100 K.

Low-temperature thermoelectric modules (24 modules) were connected with solar concentration parabola for heat sources and used cool water from Kordej Ice industry Sakon Nakhon Limited for the cooling system. The maximum electrical, voltage, current are 5.87, V 0.512 A, and 3 W, respectively; at 1 p.m., 2 LED lamps can be charged in 5 hours and about 2.30 hours.