La termoelectricidad es un conjunto de fenómenos en los que una diferencia de temperatura crea un potencial eléctrico, o un potencial eléctrico crea una diferencia de temperatura. En el uso técnico moderno, el término casi siempre se refiere al efecto Seebeck , al efecto Peltier y al efecto Thomson ( fenómenos termoeléctricos ). En su etimología, el término "termoelectricidad" podría referirse en general a todos los motores térmicos utilizados para generar electricidad, y a todos los calentadores eléctricos producidos en un gran número de formas, pero en realidad el uso de este término en un sentido tan amplio prácticamente no es fundar.
Bajo la termoelectricidad, se combinaron los fenómenos descritos por la ley de Wiedemann-Franz . La termoelectricidad es una teoría de la electricidad que define la conductividad eléctrica como un caso especial de conductividad térmica en materiales de baja resistencia, alta densidad, predominantemente en estado sólido. La corriente eléctrica, según esta teoría, es la transferencia intensiva de energía interna y calor del metal, y la disipación de este calor. El factor de disipación es el inverso del factor de eficiencia y es la característica básica en la transición de las ecuaciones de estado termodinámicas a la electromecánica teórica pura.
Recientemente, la termoelectricidad se ha utilizado cada vez más en dispositivos como refrigeradores portátiles, enfriadores de bebidas, enfriadores de componentes electrónicos, dispositivos de clasificación de aleaciones metálicas , etc. Uno de los materiales más utilizados en este tipo de dispositivos es el telururo de bismuto Bi 2 Te 3 , un químico un compuesto de bismuto y telurio .
Actualmente existen dos áreas principales en las que se pueden utilizar dispositivos termoeléctricos para mejorar la eficiencia energética y/o reducir la contaminación: convertir el calor residual en energía utilizable y refrigeración.
En los vehículos, los motores de combustión interna utilizan la energía de forma muy ineficiente (consumiendo sólo el 20-25 % de la energía producida como resultado de la combustión del combustible). Además, la energía mecánica generada se consume adicionalmente por la necesidad de mejorar el rendimiento, el uso de controles a bordo y otros dispositivos modernos (control de estabilidad, telemática, sistemas de navegación, frenado electrónico, etc.). Para mejorar la eficiencia del combustible , puede convertir (en la mayoría de los casos) la energía térmica inútil del motor en energía eléctrica y usarla para alimentar varios dispositivos en el automóvil. Por lo tanto, los dispositivos termoeléctricos se utilizan para convertir el calor residual en energía utilizable mediante el efecto Seebeck.
Actualmente, algunas centrales eléctricas utilizan un método conocido como cogeneración: además de la electricidad producida, se genera calor que se utiliza para fines alternativos. La termoelectricidad puede encontrar aplicación en tales sistemas. Además, la termoelectricidad se puede utilizar en sistemas de conversión de energía solar.
Los dispositivos termoeléctricos aplicables a la refrigeración mediante el efecto Peltier pueden reducir las emisiones a la atmósfera de sustancias que agotan la capa de ozono . Tales sustancias, hidroclorofluorocarbonos y clorofluorocarbonos, han estado durante mucho tiempo en el corazón de las tecnologías de refrigeración. Recientemente, se aprobó legislación para regular el uso de dichos productos químicos de refrigeración; La legislación internacional vigente controla los volúmenes de estas sustancias y prohíbe su producción después de 2020 en los países desarrollados y después de 2030 en los países en desarrollo. Tales prohibiciones y preocupaciones sobre el estado del medio ambiente contribuyen al desarrollo de elementos de refrigeración termoeléctricos eficientes. Estos elementos pueden reducir la liberación de productos químicos nocivos y funcionar de manera más silenciosa (ya que son sólidos y no requieren compresores ruidosos). Los enfriadores de compresor de vapor siguen siendo más eficientes que los enfriadores Peltier, pero ocupan más espacio y son más difíciles de mantener. Aunque los enfriadores de compresores de vapor ya están comenzando a ceder en términos de capacidad eléctrica a los dispositivos de enfriamiento termoeléctricos en la región de temperaturas promedio (alrededor de +5 grados centígrados).