Cosa sono i Thermocells?
Al livello più semplice, i thermocell convertono il calore in elettricità. Esistono molti modi per convertire il calore in elettricità attualmente in uso, come quello visto nelle centrali nucleari. Le termocellule possono essere distinte dai dispositivi attualmente in uso per il completamento della conversione da una forma di energia a un'altra. Un thermocell è costituito da un anodo e un catodo, che sono entrambi elettrodi. Gli elettrodi sono materiali in grado di condurre elettricità.
La conversione dal calore in elettricità che si verifica quando il flusso di elettroni all'interno di un termocellulare dipende da un fenomeno notato per la prima volta nel XIX secolo da uno scienziato prussiano chiamato Thomas Johann Seebeck. Ha osservato che i circuiti composti da due conduttori metallici diversi condurranno elettricità quando le aree corrispondenti in cui i conduttori si toccano vengono mantenute a temperature diverse. Quando il calore viene applicato a uno dei due conduttori, gli elettroni riscaldati scorrono verso quello più freddo. Ciò produce una piccola ma misurabile quantità di tensione. Sebbene Seebeck abbia erroneamente supposto che l'effetto che aveva osservato fosse di tipo magnetico, gli scienziati in seguito lo hanno determinato come elettrico.
Il tipo di reazione che si verifica all'interno di un thermocell è anche chiamato reazione redox, o ossidazione e riduzione. Questo tipo di reazione chimica è caratterizzata dalla perdita o dal guadagno, rispettivamente, di uno o più elettroni da parte di un atomo o molecola. Nel caso di termocellule, è il flusso di elettroni dal conduttore riscaldato al conduttore più freddo che produce la corrente elettrica, oppure il conduttore riscaldato sta perdendo elettroni a quello più freddo.
Le normali batterie a celle producono anche energia elettrica usando reazioni redox. I solfati di due metalli diversi, come rame e zinco, vengono messi in contatto in modo tale che la reazione chimica creata provochi il flusso di elettroni da un punto di contatto all'altro. La corrente elettrica che viene generata scorre nella direzione opposta agli elettroni. Attualmente, questa reazione produce energia elettrica in modo molto più efficiente rispetto a un termocella.
Nonostante le attuali inefficienze, sono in corso numerose ricerche sugli usi potenziali dei termocellulari. Ciò è dovuto al fatto che molte altre forme di produzione di energia producono ancora grandi quantità di calore residuo. Un thermocell è uno dei pochi dispositivi che producono energia elettrica dal calore, quindi uno degli obiettivi è che i thermocell possono essere utilizzati per recuperare il calore residuo e convertirlo in quantità utilizzabile di energia elettrica.