La termoelectricidad se ocupa de la conversión de la temperatura en corriente, así como de la conversión de la corriente en temperatura, mostrando su naturaleza reversible. Esto se puede explicar con más detalle para mostrar cómo la termoelectricidad toma las diferencias de temperatura y las convierte en energía eléctrica. El efecto termoeléctrico se refiere al proceso por el cual el potencial eléctrico provoca una diferencia de temperatura o una diferencia de temperatura crea un potencial eléctrico. Calentar un extremo de un material termoeléctrico hace que los electrones basados en este se alejen de la fuente de calor hacia el lado más frío del material. Este movimiento de electrones provocará la creación de una corriente eléctrica debido al movimiento del lado caliente al lado frío en el material. Por lo tanto, el nivel de corriente eléctrica producido es proporcional a la cantidad de temperatura utilizada en el proceso de calentamiento.

La energía termoeléctrica es el resultado de dos efectos físicos conocidos como el efecto Seebeck y el efecto Peltier. El efecto Seebeck es tal que «cuando un bucle que contiene dos materiales que son diferentes se calienta en un lado particular, se crea un campo electromagnético en el proceso» (Nolas, Sharp, & Goldsmid, 2013, p.13). Este proceso demuestra que la fuerza electromagnética que implica el voltaje es proporcional a la diferencia de temperaturas entre el lado frío y el lado caliente del material que se está probando. Por otro lado, el efecto Peltier muestra que «cuando por un circuito de dos materiales diferentes pasa una corriente, el calor es absorbido en un lado y liberado en el otro» (Nolas, Sharp, & Goldsmid, 2013, p.15). Este proceso es linealmente dependiente y reversible, por lo que la energía y el calor se generan a través de estos dos procesos. Un material termoeléctrico adecuado debe tener una baja conductividad térmica, así como una alta conductividad eléctrica, para garantizar su funcionamiento eficaz.

Sin embargo, para que un material termoeléctrico funcione, es necesario mantener la diferencia de temperatura con el fin de garantizar que haya un lado caliente y otro frío en el material. Un dispositivo que es termoeléctrico es un convertidor de energía fiable en el sentido de que no tiene ruido ni vibraciones debido a que no hay partes móviles. En este caso se trata de dispositivos de estado sólido, por lo que son de pequeño tamaño y muy ligeros.

Algunos ejemplos de productos que aplican el efecto termoeléctrico son los generadores termoeléctricos que pueden utilizarse en las centrales eléctricas. Dado que casi el 60 % de la energía se pierde en forma de calor en muchas centrales eléctricas, disponer de elementos termoeléctricos ayudará a convertir parte de esta energía desperdiciada en energía eléctrica más constructiva que pueda utilizarse en otros lugares. Aparte de eso, los motores de combustión de los vehículos solo capturan aproximadamente el 30 % de la energía que se libera cuando el combustible se quema en el motor, por lo que la termoelectricidad puede ayudar a aumentar la tasa de conversión, lo que a su vez incrementará el kilometraje de los vehículos, así como proporcionará energía eléctrica adicional para el vehículo (Nolas, Sharp, & Goldsmid, 2013, p.26). Los dispositivos de refrigeración termoeléctrica también pueden utilizarse en los frigoríficos para eliminar la necesidad de hacer circular fluidos y de piezas móviles. Por lo tanto, los elementos termoeléctricos pueden utilizarse para una variedad de propósitos cuando se trata de aplicaciones en sectores relacionados con la temperatura y la electricidad si se modifican adecuadamente.

Referencia

Nolas, G., Sharp, J., & Goldsmid, J. (2013). Thermoelectrics: Basic Principles and New Materials Developments. Nueva York: Springer Science and Business Media.