Co jsou termočlánky?

Na nejjednodušší úrovni přeměňují termočlánky teplo na elektřinu. Existuje mnoho způsobů, jak přeměnit teplo na elektřinu, která se v současné době používá, jako je tomu například v jaderných elektrárnách. Termočlánky lze odlišit od zařízení, která jsou v současnosti používána, podle toho, jak je dokončena přeměna z jedné formy energie na druhou. Termočlánek je tvořen anodou a katodou, obě jsou elektrodami. Elektrody jsou materiály, které jsou schopné vést elektřinu.

Přeměna z tepla na elektřinu, ke které dochází při toku elektronů v termočlánku, závisí na jevu, který si v 19. století všiml pruský vědec Thomas Johann Seebeck. Poznamenal, že obvody složené ze dvou odlišných kovových vodičů povedou elektřinu, když jsou odpovídající oblasti, kde se vodiče dotýkají, udržovány při různých teplotách. Když je teplo přiváděno na jeden ze dvou vodičů, ohřáté elektrony proudí směrem k chladnějšímu. To produkuje malé, ale měřitelné množství napětí. Přestože Seebeck mylně předpokládal, že účinek, který pozoroval, byl magnetický, vědci ho později určili jako elektrický.

Druh reakce, která probíhá uvnitř termočlánku, se také nazývá redoxní nebo oxidační a redukční reakce. Tento typ chemické reakce je charakterizován ztrátou nebo ziskem jednoho nebo více elektronů atomem nebo molekulou. V případě termočlánků je to elektrický proud, který produkuje elektrický proud z vyhřívaného vodiče do ochlazovacího vodiče, nebo zahřátý vodič ztrácí elektrony do chladicího.

Bateriové baterie také produkují elektrickou energii pomocí redoxních reakcí. Sírany ze dvou různých kovů, jako je měď a zinek, jsou uvedeny do kontaktu, takže vytvořená chemická reakce způsobuje, že elektrony proudí z jednoho bodu kontaktu do druhého. Generovaný elektrický proud proudí opačným směrem než elektrony. V současné době tato reakce produkuje elektrickou energii mnohem efektivněji než termočlánek.

Navzdory dnešním neefektivnostem se provádí velký výzkum možného využití termočlánků. Důvodem je skutečnost, že mnoho dalších forem výroby energie stále produkuje velké množství odpadního tepla. Termočlánek je jedním z mála zařízení, která produkují elektrickou energii z tepla, takže jedním z cílů je, že termočlánky mohou být použity k regeneraci odpadního tepla a jeho přeměně na použitelné množství elektrické energie.