En basit seviyede, termoküller ısıyı elektriğe dönüştürür. Nükleer santrallerde görüldüğü gibi, şu anda kullanılmakta olan elektriği elektrik enerjisine dönüştürmenin birçok yolu vardır. Thermocells, halihazırda kullanılmakta olan cihazlardan bir enerji formundan diğerine dönüşümün nasıl tamamlandığına göre ayırt edilebilir. Bir termosel, her ikisi de elektrot olan bir anot ve bir katottan oluşur. Elektrotlar, elektrik iletebilen malzemelerdir.
Bir termocell içinde elektron akışı olarak oluşan ısıdan elektriğe dönüşüm, 19. yüzyılda Thomas Johann Seebeck adlı bir Prusyalı bilim adamı tarafından fark edilen bir olguya bağlıdır. İki farklı metalik iletkenden oluşan devrelerin, iletkenlerin temas ettiği alanlar farklı sıcaklıklarda tutulduğunda elektrik ileteceğini gözlemledi. Isı, iki iletkenden birine uygulandığında, ısıtılmış elektronlar soğutucuya doğru akmaktadır. Bu, küçük ancak ölçülebilir bir voltaj miktarı üretir. Seebeck yanlışlıkla gözlemlediği etkinin manyetik bir etki olduğunu varsaymasına rağmen, bilim adamları daha sonra bunun elektriksel bir etki olduğunu belirlediler.
Bir termocell içinde gerçekleşen reaksiyon türüne ayrıca redoks veya oksidasyon ve indirgeme reaksiyonu denir. Bu tip kimyasal reaksiyon, sırasıyla bir atom veya molekül tarafından bir veya daha fazla elektronun kaybolması veya kazanılması ile karakterize edilir. Isıl hücrelerde, elektronların ısıtılmış iletkenden, elektrik akımını üreten soğutucu iletkene akışıdır ya da ısıtılmış iletken elektronu soğutucuya kaybediyordur.
Sıradan hücreli piller ayrıca redoks reaksiyonları kullanarak elektrik enerjisi üretir. Bakır ve çinko gibi birbirinden farklı iki metalden gelen sülfatlar temas haline getirilir, böylece oluşan kimyasal reaksiyon elektronların bir temas noktasından diğerine akmasına neden olur. Üretilen elektrik akımı, elektronların tersi yönde akar. Halen, bu reaksiyon elektrik enerjisini bir termocell'den çok daha verimli üretmektedir.
Günümüzdeki yetersizliklere rağmen, termo hücrelerin potansiyel kullanımları hakkında çok fazla araştırma yapılmaktadır. Bunun nedeni, diğer birçok enerji üretimi formunun hala büyük miktarlarda atık ısı üretmesidir. Bir ısı hücresi, ısıdan elektrik enerjisi üreten az sayıdaki cihazdan biridir, bu nedenle amaçlardan biri, ısı ısılarının atık ısının geri kazanılması ve kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülmesi için kullanılmasıdır.
