Hva er termoceller?

På det enkleste nivået konverterer termoceller varme til strøm. Det er mange måter å konvertere varme til elektrisitet som for tiden brukes, for eksempel det som sees ved kjernekraftverk. Termoceller kan skilles fra enhetene som for tiden er i bruk ved hvordan konverteringen fra en form for energi til en annen er fullført. En termocelle består av en anode og en katode, som begge er elektroder. Elektroder er materialer som er i stand til å lede strøm.

Konverteringen fra varme til elektrisitet som oppstår når elektroner strømmer inn i en termocelle avhenger av et fenomen som først ble lagt merke til på 1800-tallet av en preussisk forsker kalt Thomas Johann Seebeck. Han observerte at kretsløp bestående av to forskjellige metalliske ledere vil lede strøm når de tilsvarende områdene der lederne berører opprettholdes ved forskjellige temperaturer. Når det tilføres varme til en av de to lederne, strømmer de oppvarmede elektronene mot den kjøligere. Dette gir en liten, men målbar spenningsmengde. Selv om Seebeck feilaktig antok at effekten han observerte var magnetisk, bestemte forskere senere at den var en elektrisk.

Den typen reaksjon som finner sted i en termocelle kalles også en redoks, eller oksidasjons- og reduksjonsreaksjon. Denne typen kjemiske reaksjoner er karakterisert ved henholdsvis tap eller forsterkning av en eller flere elektroner av et atom eller molekyl. Når det gjelder termoceller er det strømmen av elektroner fra den oppvarmede lederen til den kjøligere lederen som produserer den elektriske strømmen, eller den oppvarmede lederen mister elektroner til den kjøligere.

Vanlige cellebatterier produserer også elektrisk energi ved hjelp av redoksreaksjoner. Sulfater fra to forskjellige metaller, for eksempel kobber og sink, bringes i kontakt, slik at den kjemiske reaksjonen som skapes får elektroner til å strømme fra et kontaktpunkt til et annet. Den elektriske strømmen som genereres strømmer i motsatt retning av elektronene. For øyeblikket produserer denne reaksjonen elektrisk energi mye mer effektivt enn en termocelle gjør.

Til tross for dagens ineffektivitet, forskes det mye på potensielle anvendelser av termoceller. Dette skyldes det faktum at mange andre former for energiproduksjon fremdeles produserer store mengder spillvarme. En termocelle er en av få enheter som produserer elektrisk energi fra varme, så et av målene er at termoceller kan brukes til å gjenvinne spillvarme og konvertere den til brukbare mengder elektrisk energi.