Термоэлектрический процесс – это прямое преобразование тепла в электричество и обратно при нагреве или охлаждении объекта. Термоэлектрические материалы можно использовать для измерения изменений температуры, изменения фактической температуры объекта и создания электрического заряда, который можно использовать для выработки электроэнергии. В 2011 году термоэлектрические материалы были слишком неэффективны, чтобы быть полезными, но автомобильные инженеры пытаются использовать их для сбора ненужной тепловой энергии автомобиля и превращения ее в полезную электроэнергию. Исследователи пытаются повысить эффективность термоэлектрических материалов, чтобы сделать их более экономичными, чтобы их можно было использовать для создания недорогих и более эффективных холодильников, кондиционеров и других устройств, требующих охлаждения».
Термоэлектрические процессы происходят из-за эффекта Пельтье, представляющего собой охлаждение и нагрев противоположных спаев в электрических цепях. схемы, содержащие разнородные полупроводники. Термоэлектрические материалы могут использоваться для создания охлаждающих устройств или для обеспечения охлаждения. Одним из распространенных термоэлектрических материалов, используемых сегодня, является теллурид висмута, дорогое соединение, которое может стоить до 1000 долларов США (USD)/фунт (2000 долларов США/кг). При правильной подготовке этот термоэлектрический материал обеспечивает надежное изменение температуры в диапазоне от 14 до 266 градусов по Фаренгейту (от -10 до 130 градусов по Цельсию). Термоэлектрические системы работают надежно и точно, без шума обычных систем отопления, охлаждения и охлаждения, а также без вредных для окружающей среды хлорфторуглеродов (ХФУ).
В течение нескольких лет Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) использовало энергию термоэлектрических материалов для питания космических зондов в самых глубоких уголках космоса, так далеко от Солнца, что солнечные батареи бесполезны. Процесс включает в себя внедрение ядерного материала в радиоизотопный тепловой генератор, в котором радиологический распад производит тепловую энергию, которая затем преобразуется в электричество для питания зонда. Это тот же самый процесс, который автомобильные инженеры пытаются использовать в тепле выхлопных газов автомобильных двигателей — тепло, которое можно преобразовать в электричество для питания автомобиля».
Исследования и разработки в области термоэлектрических материалов проводятся Исследовательским центром Energy Frontier при Массачусетском технологическом институте (MIT). Там исследователи и ученые сделали несколько довольно важных открытий, таких как связь теплового беспорядка и электронных структур при конечной температуре. Текущие проблемы в этой области заключаются в выявлении или синтезе новых, еще не открытых материалов с более эффективными термоэлектрическими свойствами. Достижения в этой области могут позволить разработать материалы, которые генерируют электричество из отработанного тепла, обеспечивая устойчивое глобальное энергетическое решение».