Co to są termokomórki?

Na najprostszym poziomie termokomórki przekształcają ciepło w elektryczność. Obecnie istnieje wiele sposobów przekształcania ciepła w energię elektryczną, na przykład w elektrowniach jądrowych. Termokomórki można odróżnić od obecnie używanych urządzeń tym, jak zakończona jest konwersja jednej formy energii w drugą. Termokomórka składa się z anody i katody, z których obie są elektrodami. Elektrody to materiały zdolne do przewodzenia elektryczności.

Konwersja ciepła w elektryczność, która zachodzi podczas przepływu elektronów w termokomórce, zależy od zjawiska zauważonego po raz pierwszy w XIX wieku przez pruskiego naukowca Thomasa Johanna Seebecka. Zauważył, że obwody złożone z dwóch różnych metalowych przewodników będą przewodzić prąd, gdy odpowiednie obszary, w których stykają się przewodniki, będą utrzymywane w różnych temperaturach. Gdy ciepło jest doprowadzane do jednego z dwóch przewodników, ogrzane elektrony przepływają w kierunku chłodniejszego. Daje to niewielką, ale mierzalną ilość napięcia. Chociaż Seebeck błędnie założył, że zaobserwowany przez niego efekt był magnetyczny, naukowcy ustalili później, że jest to efekt elektryczny.

Rodzaj reakcji zachodzącej wewnątrz termokomórki jest również nazywany reakcją redoks lub reakcją utleniania i redukcji. Ten typ reakcji chemicznej charakteryzuje się odpowiednio utratą lub wzmocnieniem jednego lub więcej elektronów przez atom lub cząsteczkę. W przypadku termokomórek przepływ prądu z podgrzewanego przewodnika do przewodu chłodnicy wytwarza prąd elektryczny, lub podgrzewany przewód traci elektrony do przewodu chłodnego.

Akumulatory zwykłe wytwarzają również energię elektryczną przy użyciu reakcji redoks. Siarczany z dwóch różnych metali, takich jak miedź i cynk, są doprowadzane do kontaktu, tak że powstająca reakcja chemiczna powoduje przepływ elektronów z jednego punktu kontaktu do drugiego. Generowany prąd elektryczny płynie w kierunku przeciwnym do elektronów. Obecnie reakcja ta wytwarza energię elektryczną znacznie wydajniej niż termokomórka.

Pomimo dzisiejszej nieefektywności prowadzone są liczne badania nad potencjalnymi zastosowaniami termokomórek. Wynika to z faktu, że wiele innych form produkcji energii nadal wytwarza duże ilości ciepła odpadowego. Termokomórka jest jednym z niewielu urządzeń wytwarzających energię elektryczną z ciepła, więc jednym z celów jest to, że termokomórki można wykorzystać do odzyskania ciepła odpadowego i przekształcenia go w użyteczną ilość energii elektrycznej.