¿Qué son las termocélulas?
En el nivel más simple, las termocélulas convierten el calor en electricidad. Actualmente se están utilizando muchas formas de convertir el calor en electricidad, como las que se ven en las centrales nucleares. Las termocélulas se pueden distinguir de los dispositivos actualmente en uso por cómo se completa la conversión de una forma de energía a otra. Una termocélula está compuesta de un ánodo y un cátodo, los cuales son electrodos. Los electrodos son materiales capaces de conducir electricidad.
La conversión del calor en electricidad que ocurre a medida que los electrones fluyen dentro de una termocélula depende de un fenómeno observado por primera vez en el siglo XIX por un científico prusiano llamado Thomas Johann Seebeck. Observó que los circuitos compuestos por dos conductores metálicos distintos conducirán electricidad cuando las áreas correspondientes donde los conductores se tocan se mantienen a diferentes temperaturas. A medida que se aplica calor a uno de los dos conductores, los electrones calentados fluyen hacia el más frío. Esto produce una pequeña, pero medible, cantidad de voltaje. Aunque Seebeck asumió erróneamente que el efecto que observó fue magnético, los científicos luego determinaron que era un efecto eléctrico.
El tipo de reacción que tiene lugar dentro de una termocélula también se llama redox, o reacción de oxidación y reducción. Este tipo de reacción química se caracteriza por la pérdida o ganancia, respectivamente, de uno o más electrones por un átomo o molécula. En el caso de las termocélulas, es el flujo de electrones del conductor calentado al conductor más frío el que produce la corriente eléctrica, o el conductor calentado está perdiendo electrones al más frío.
Las baterías de células ordinarias también producen energía eléctrica mediante reacciones redox. Los sulfatos de dos metales diferentes, como el cobre y el zinc, se ponen en contacto para que la reacción química creada haga que los electrones fluyan de un punto de contacto a otro. La corriente eléctrica que se genera fluye en la dirección opuesta a los electrones. Actualmente, esta reacción produce energía eléctrica mucho más eficientemente que una termocélula.
A pesar de las ineficiencias actuales, se está realizando una gran investigación sobre los usos potenciales de las termocélulas. Esto se debe al hecho de que muchas otras formas de producción de energía todavía producen grandes cantidades de calor residual. Una termocélula es uno de los pocos dispositivos que produce energía eléctrica a partir del calor, por lo que uno de los objetivos es que las termocélulas se puedan usar para recuperar el calor residual y convertirlo en cantidades utilizables de energía eléctrica.