O que são termocélulas?
No nível mais simples, as termocélulas convertem calor em eletricidade. Atualmente, existem muitas maneiras de converter calor em eletricidade, como as observadas em usinas nucleares. As termocélulas podem ser diferenciadas dos dispositivos atualmente em uso pela forma como a conversão de uma forma de energia para outra é concluída. Uma termocélula é composta de um ânodo e um cátodo, os quais são eletrodos. Eletrodos são materiais capazes de conduzir eletricidade.
A conversão do calor em eletricidade que ocorre quando os elétrons fluem dentro de uma termocélula depende de um fenômeno observado pela primeira vez no século 19 por um cientista prussiano chamado Thomas Johann Seebeck. Ele observou que os circuitos compostos por dois condutores metálicos diferentes conduzem eletricidade quando as áreas correspondentes onde os condutores se tocam são mantidas em diferentes temperaturas. À medida que o calor é aplicado a um dos dois condutores, os elétrons aquecidos fluem em direção ao mais frio. Isso produz uma quantidade pequena, mas mensurável, de tensão. Embora Seebeck tenha assumido erroneamente que o efeito que ele observou foi magnético, os cientistas mais tarde determinaram que era elétrico.
O tipo de reação que ocorre dentro de uma termocélula também é chamado de redox, ou reação de oxidação e redução. Esse tipo de reação química é caracterizado pela perda ou ganho, respectivamente, de um ou mais elétrons por um átomo ou molécula. No caso de termocélulas, é o fluxo de elétrons do condutor aquecido para o condutor mais frio que produz a corrente elétrica, ou o condutor aquecido está perdendo elétrons para o mais frio.
Baterias de células comuns também produzem energia elétrica usando reações redox. Os sulfatos de dois metais diferentes, como cobre e zinco, são colocados em contato para que a reação química criada faça com que os elétrons fluam de um ponto de contato para outro. A corrente elétrica gerada flui na direção oposta aos elétrons. Atualmente, essa reação produz energia elétrica com muito mais eficiência do que uma termocélula.
Apesar das atuais ineficiências, muita pesquisa está sendo realizada sobre os usos potenciais das termocélulas. Isso se deve ao fato de muitas outras formas de produção de energia ainda produzirem grandes quantidades de calor residual. Uma termocélula é um dos poucos dispositivos que produzem energia elétrica a partir do calor; portanto, um dos objetivos é que as termocélulas possam ser usadas para recuperar o calor residual e convertê-lo em quantidades utilizáveis de energia elétrica.