Que sont les thermocellules?
Au niveau le plus simple, les thermocellules convertissent la chaleur en électricité. Il existe de nombreuses manières de convertir la chaleur en électricité actuellement utilisée, telles que celles observées dans les centrales nucléaires. Les thermocellules peuvent être distinguées des dispositifs actuellement utilisés par la manière dont la conversion d’une forme d’énergie en une autre est réalisée. Une thermocellule est composée d'une anode et d'une cathode, qui sont toutes deux des électrodes. Les électrodes sont des matériaux capables de conduire l'électricité.
La conversion de la chaleur en électricité qui se produit lorsque les électrons circulent dans une thermocellule dépend d'un phénomène observé pour la première fois au 19e siècle par un scientifique prussien appelé Thomas Johann Seebeck. Il a observé que les circuits composés de deux conducteurs métalliques différents conduiraient l'électricité lorsque les zones correspondantes où les conducteurs se touchent sont maintenues à des températures différentes. Lorsque de la chaleur est appliquée à l’un des deux conducteurs, les électrons chauffés s’écoulent vers le plus froid. Cela produit une tension faible mais mesurable. Bien que Seebeck ait supposé à tort que l'effet qu'il avait observé était magnétique, les scientifiques ont par la suite déterminé qu'il s'agissait d'un effet électrique.
Le type de réaction qui se produit à l'intérieur d'une thermocellule est également appelé réaction d'oxydoréduction ou réaction d'oxydation et de réduction. Ce type de réaction chimique est caractérisé par la perte ou le gain, respectivement, d'un ou plusieurs électrons par un atome ou une molécule. Dans le cas des thermocellules, c'est le flux d'électrons du conducteur chauffé vers le conducteur plus froid qui produit le courant électrique, ou le conducteur chauffé perd des électrons au profit du plus froid.
Les piles ordinaires produisent également de l’énergie électrique par réaction redox. Les sulfates de deux métaux différents, tels que le cuivre et le zinc, sont mis en contact de sorte que la réaction chimique créée provoque le flux d'électrons d'un point de contact à un autre. Le courant électrique généré circule dans le sens opposé aux électrons. Actuellement, cette réaction produit de l'énergie électrique beaucoup plus efficacement qu'une thermocellule.
Malgré les inefficacités actuelles, de nombreuses recherches sont en cours sur les utilisations potentielles des thermocellules. Cela est dû au fait que de nombreuses autres formes de production d'énergie produisent encore de grandes quantités de chaleur perdue. Une thermocellule est l’un des rares dispositifs produisant de l’énergie électrique à partir de chaleur. L’un des objectifs est que les thermocellules puissent être utilisées pour récupérer la chaleur perdue et la convertir en quantité utilisable d’énergie électrique.