Что такое термоэлементы?

На самом простом уровне термоэлементы преобразуют тепло в электричество. В настоящее время используется много способов преобразования тепла в электроэнергию, например, на атомных электростанциях. Термоэлементы можно отличить от используемых в настоящее время устройств по тому, как осуществляется преобразование одной формы энергии в другую. Термоэлемент состоит из анода и катода, оба из которых являются электродами. Электроды - это материалы, способные проводить электричество.

Преобразование из тепла в электричество, которое происходит при прохождении электронов внутри термоэлемента, зависит от явления, впервые замеченного прусским ученым в 19 веке Томасом Иоганном Зеебеком. Он заметил, что цепи, состоящие из двух разнородных металлических проводников, будут проводить электричество, когда соответствующие области, в которых касаются проводники, поддерживаются при разных температурах. Когда тепло подается на один из двух проводников, нагретые электроны текут к более холодному. Это производит небольшое, но измеримое количество напряжения. Хотя Зеебек ошибочно предположил, что наблюдаемый им эффект был магнитным, позже ученые определили его как электрический.

Реакция, которая происходит внутри термоэлемента, также называется окислительно- восстановительной реакцией или реакцией окисления и восстановления. Этот тип химической реакции характеризуется потерей или усилением, соответственно, одного или нескольких электронов атомом или молекулой. В случае термоэлементов, это поток электронов от нагретого проводника к более холодному проводнику, который производит электрический ток, или нагретый проводник теряет электроны к более холодному.

Обычные аккумуляторы также вырабатывают электрическую энергию, используя окислительно-восстановительные реакции. Сульфаты из двух разнородных металлов, таких как медь и цинк, приводятся в контакт, так что созданная химическая реакция заставляет электроны течь из одной точки контакта в другую. Генерируемый электрический ток течет в направлении, противоположном электронам. В настоящее время эта реакция вырабатывает электрическую энергию гораздо эффективнее, чем термоэлемент.

Несмотря на сегодняшнюю неэффективность, ведется большое исследование потенциальных возможностей использования термоэлементов. Это связано с тем, что многие другие виды производства энергии все еще производят большое количество отработанного тепла. Термоэлемент является одним из немногих устройств, которые вырабатывают электрическую энергию из тепла, поэтому одна из целей состоит в том, чтобы термоэлементы можно было использовать для регенерации отработанного тепла и преобразования его в полезное количество электрической энергии.