เครื่องแปลงความร้อนคืออะไร?

เครื่องแปลงความร้อนหรือที่เรียกว่าตัวแปลงเทอร์โมคัปเปิลหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้แม้ว่าจะมีตัวแปลงความร้อนหลายประเภท แต่ก็ขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ SeeBeckเอฟเฟกต์ Seebeck เป็นปรากฏการณ์ที่ความแตกต่างของอุณหภูมิสามารถควบคุมได้เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้ามันถูกค้นพบครั้งแรกโดย Thomas Johann Seebeck ในปี 1826 เมื่อเขาสังเกตเห็นว่าโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันสามารถสร้างประจุไฟฟ้าได้ตราบใดที่จุดเชื่อมต่อของโลหะทั้งสองอยู่ที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันนับตั้งแต่พบว่าผลกระทบเทอร์โมอิเล็กทริกที่เกิดจากสถานการณ์เหล่านี้เพิ่มขึ้นตามความแตกต่างของอุณหภูมิ

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยอย่างหนึ่งคือตัวแปลงความร้อนเป็นสิ่งเดียวกับเครื่องยนต์ความร้อนเครื่องยนต์ความร้อนแปลงความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นเอาต์พุตเชิงกลในขณะที่ตัวแปลงความร้อนเปลี่ยนความแตกต่างของอุณหภูมิโดยตรงเป็นพลังงานไฟฟ้านอกจากนี้ในขณะที่เครื่องยนต์ความร้อนมักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวแปลงความร้อนตัวแปลงความร้อนอาจจะดีกว่าในบางสถานการณ์เนื่องจากมีขนาดเล็กและกะทัดรัดมากกว่าเครื่องยนต์ความร้อนส่วนใหญ่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างตัวแปลงความร้อนและเครื่องยนต์ความร้อนคือซึ่งแตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่วนใหญ่ตัวแปลงความร้อนโดยทั่วไปไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวยกเว้นพัดลมระบายความร้อนที่เป็นไปได้

ตัวแปลงความร้อนสามารถนำไปใช้กับสถานการณ์ต่าง ๆ ได้นอกเหนือจากการใช้เพื่อทดแทนเครื่องยนต์ความร้อนแล้วยังมีการวิจัยเพื่อควบคุมการใช้ความร้อนจากเครื่องยนต์เผาไหม้เช่นที่ใช้ในรถยนต์และเครื่องบินหากสิ่งนี้สามารถทำได้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องเหล่านี้สามารถเพิ่มขึ้นได้ในจำนวนที่ค่อนข้างมากตัวแปลงความร้อนยังใช้ในโพรบพื้นที่ที่กว้างขวางเพื่อสร้างแหล่งพลังงานไฟฟ้าคงที่

มีปัญหาบางอย่างเกี่ยวกับการใช้เครื่องแปลงความร้อนอย่างไรก็ตามตัวอย่างเช่นตัวแปลงมักจะสร้างประสิทธิภาพ 5-10% เว้นแต่แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเพื่อสร้างเอาต์พุตขนาดใหญ่พอสำหรับตัวแปลงความร้อนเพื่อแข่งขันกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เผาไหม้จำนวนองค์ประกอบที่แตกต่างกันที่ใช้ในการสร้างกระแสไฟฟ้าจะต้องเพิ่มขึ้นผลลัพธ์ที่ได้คือตัวแปลงความร้อนจบลงด้วยการมีขนาดใหญ่เกินไปที่จะมีประสิทธิภาพอย่างไรก็ตามการวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อเพิ่มความสามารถในการกำเนิดของตัวแปลงความร้อนดังนั้นในเวลาที่ความแตกต่างของอุณหภูมิเหล่านี้อาจถูกควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยไม่ทำให้พวกเขามีขนาดใหญ่จนสูญเสียประสิทธิภาพ