เครื่องแปลงพลังงานความร้อนเรียกว่าเครื่องกำเนิดความร้อนเครื่องกำเนิดพลังงานความร้อนหรือเครื่องเทอร์โมอิเล็กทริกอุปกรณ์ระดับใด ๆ ที่แปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าโดยตรงโดยใช้การปลดปล่อยความร้อนมากกว่าที่จะเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปแบบอื่น
เครื่องแปลงพลังงานความร้อนมีสองขั้วไฟฟ้า หนึ่งในนั้นถูกยกขึ้นเป็นอุณหภูมิที่สูงพอที่จะกลายเป็นอิเลคตรอนอิออนแบบเทอร์โมนิกหรือ“ จานร้อน” อิเล็กโทรดอื่น ๆ เรียกว่าตัวสะสมเนื่องจากรับอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมานั้นจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่ามาก ช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าบางครั้งก็เป็นสูญญากาศ แต่โดยปกติจะเต็มไปด้วยไอหรือแก๊สที่ความดันต่ำ พลังงานความร้อนอาจถูกจัดหาโดยแหล่งเคมี, แสงอาทิตย์หรือนิวเคลียร์ ตัวแปลงความร้อนเป็นอุปกรณ์โซลิดสเตตที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว สามารถออกแบบให้มีความน่าเชื่อถือสูงและอายุการใช้งานยาวนาน ดังนั้นตัวแปลงความร้อนจึงถูกใช้ในยานอวกาศหลายแห่ง
การปล่อยอิเลคตรอนจากแผ่นความร้อนคล้ายกับการปลดปล่อยอนุภาคไอน้ำเมื่อน้ำร้อน อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาเหล่านี้จะไหลไปสู่ตัวสะสมและวงจรสามารถดำเนินการได้โดยการเชื่อมต่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองเข้าด้วยกันโดยโหลดจากภายนอกแสดงเป็นตัวต้านทานในภาพ พลังงานความร้อนบางส่วนที่ให้แก่อิเล็กตรอนจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงในขณะที่พลังงานความร้อนบางตัวทำให้ตัวเก็บความร้อนสะสมและต้องถูกกำจัดออกไป
การพัฒนาอุปกรณ์ความร้อน
เร็วเท่าช่วงกลางศตวรรษที่ 18 ชาร์ลส์Françoisเดอ Cisternay Du Fay นักเคมีชาวฝรั่งเศสตั้งข้อสังเกตว่าไฟฟ้าอาจจะดำเนินการในเรื่องก๊าซ - กล่าวคือพลาสมาใกล้กับร่างกายที่ร้อนแดง ในปี ค.ศ. 1853 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Alexandre-Edmond Becquerel รายงานว่ามีเพียงไม่กี่โวลต์เท่านั้นที่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าผ่านอากาศระหว่างขั้วไฟฟ้าทองคำขาวอุณหภูมิสูง จากปีพ. ศ. 2425 ถึง 2432 จูเลียสเอลสเตอร์และฮันส์เกลเทลแห่งเยอรมนีได้พัฒนาอุปกรณ์ปิดผนึกที่มีขั้วไฟฟ้าสองอันหนึ่งอันสามารถให้ความร้อนได้ในขณะที่อีกอันหนึ่งเย็นลง พวกเขาค้นพบว่าที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำกระแสไฟฟ้าไหลด้วยความต้านทานเพียงเล็กน้อยถ้าขั้วไฟฟ้าร้อนมีประจุบวก ที่อุณหภูมิสูงขึ้นปานกลางกระแสจะไหลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ที่อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างไรก็ตามประจุไฟฟ้าจากการไหลของขั้วไฟฟ้าเชิงลบได้อย่างง่ายดายที่สุด
ในปี 1880 โทมัสเอดิสันนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับการปล่อยความร้อนในสุญญากาศ ในคำขอสิทธิบัตรของเขาเขาอธิบายว่ากระแสไฟฟ้าผ่านจากหลอดไส้ร้อนของหลอดไฟฟ้าที่ร้อนจัดถึงตัวนำในโลกแก้วเดียวกัน แม้ว่าเอดิสันจะเป็นคนแรกที่เปิดเผยปรากฏการณ์นี้ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักในนามเอดิสันเอฟเฟ็กต์เขาไม่ได้พยายามใช้ประโยชน์จากมัน ความสนใจของเขาในการปรับปรุงระบบแสงไฟฟ้าจึงมีความสำคัญ
ในปี ค.ศ. 1899 JJ Thomson นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้กำหนดลักษณะของสายการบินประจุลบ เขาค้นพบว่าอัตราส่วนของประจุต่อมวลนั้นสอดคล้องกับค่าที่เขาพบกับอิเล็กตรอนทำให้เกิดความเข้าใจพื้นฐานของการปล่อยความร้อน ใน 1,915 W. Schlichter เสนอว่าปรากฏการณ์จะใช้สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้า.
ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1930 นักเคมีชาวอเมริกัน Irving Langmuir ได้พัฒนาความเข้าใจที่เพียงพอเกี่ยวกับการปล่อยความร้อนเพื่อสร้างอุปกรณ์พื้นฐาน แต่มีความคืบหน้าเล็กน้อยจนถึงปี 1956 ในปีนั้น George George Hatsopoulos นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันอีกคนหนึ่ง งานของเขานำไปสู่ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการแปลงพลังงานความร้อน
เนื่องจากตัวแปลงความร้อนมีความทนทานต่อความเร่งสูงไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและแสดงอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักที่ค่อนข้างใหญ่จึงเหมาะสำหรับการใช้งานในยานอวกาศ งานพัฒนามุ่งเน้นไปที่ระบบที่ให้พลังงานไฟฟ้าจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนยานอวกาศ พวกเขาสามารถให้ประสิทธิภาพในช่วง 12 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิ 900 ถึง 1,500 K (ประมาณ 600 ถึง 1,200 ° C หรือ 1,200 ถึง 2,200 ° F) เนื่องจากตัวแปลงเหล่านี้ทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิสูงในที่สุดจึงอาจได้รับการพัฒนาเพื่อใช้เป็นอุปกรณ์เสริมในโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิม ประสิทธิภาพที่มีอยู่ในปัจจุบันทำให้เป็นแหล่งพลังงานที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานภาคพื้นดินในสภาพแวดล้อมระยะไกลหรือสภาพแวดล้อมที่เป็นมิตร
