Co je to tepelný převodník?

Tepelný konvertor, také známý jako termočlánkový konvertor nebo termoelektrický generátor, je elektronické zařízení, které je schopné převádět tepelnou energii na elektrickou energii. Přestože existuje několik typů tepelných měničů, všechny jsou založeny na Seebeckově efektu. Seebeckův efekt je jev, ve kterém mohou být rozdíly v teplotě využity k vytvoření elektrického proudu. Poprvé byl objeven Thomasem Johannem Seebeckem v roce 1826, když poznamenal, že dva odlišné kovy mohou generovat elektrický náboj, pokud jsou spojovací body těchto dvou kovů různé teploty. Od té doby bylo zjištěno, že termoelektrický efekt generovaný těmito okolnostmi se zvyšuje s rozdílem teploty.

Jednou běžnou mylnou představou je, že tepelný konvertor je stejný jako tepelný motor. Tepelný motor převádí rozdíly v teplotě na mechanický výkon, zatímco tepelný konvertor převádí teplotní rozdíly přímo na elektrickou energii. I když jsou tepelné motory často účinnější než tepelné měniče, v některých situacích mohou být výhodné tepelné měniče, protože jsou menší a kompaktnější než většina tepelných motorů. Klíčový rozdíl mezi tepelnými měniči a tepelnými motory je ten, že na rozdíl od většiny generátorů nemá tepelný měnič obecně žádné pohyblivé části, s výjimkou možného chladicího ventilátoru.

Tepelné převaděče lze použít na řadu různých situací. Kromě toho, že se používají k výměně tepelných motorů, provádí se také výzkum využití odpadního tepla ze spalovacích motorů, jako jsou motory používané v automobilech a letadlech. Pokud se toho dá dosáhnout, palivová účinnost těchto strojů by se mohla zvýšit o poměrně velké množství. Tepelné převaděče se také používají ve vzdálených kosmických sondách pro generování konstantního zdroje elektrické energie.

S použitím tepelného měniče však existují určité problémy. Například, převaděče obvykle produkují pouze 5-10% účinnost, pokud se napětí výrazně nezvýší. Aby se vytvořil dostatečně velký výkon pro tepelný měnič, aby konkuroval účinnosti spalovacího motoru, musí být zvýšen počet odlišných prvků použitých pro generování elektrického proudu. Konečným výsledkem je, že tepelný konvertor skončí příliš velkým na to, aby byl účinný. Výzkum se však provádí za účelem zvýšení generativní kapacity tepelných konvertorů, takže tyto teplotní rozdíly mohou být časem efektivněji využity, aniž by byly tak velké, že by ztratily svou účinnost.