热原电池

热原电池是一种原电池，其中热被用于提供电力直接。这些电池是电化学电池，其中两个电极故意保持在不同的温度下。该温度差在电极之间产生电势差。电极可以具有相同的成分，并且电解质溶液均匀。这些单元格通常是这种情况。这与原电池不同，在原电池中，不同组成的电极和/或溶液提供电动势。只要电极之间存在温差，电流就会流过电路。可以认为热原电池类似于浓缩电池，但是它们不是利用反应物的浓度/压力的差异运行，而是利用热能“浓度”的差异。热原电池的主要应用是从低温热源（废热和太阳能）发电。它们的能量效率很低，将热量转化为电能的效率在0.1％到1％的范围内。

热原电池是一种热引擎。最终，它们背后的驱动力是熵从高温源到低温阱的传输。因此，这些电池的工作归功于电池不同部分之间建立的热梯度。由于化学反应的速率和焓直接取决于温度，因此电极上不同的温度意味着不同的化学平衡常数。这转化为热侧和冷侧不相等的化学平衡条件。热电池试图达到均质平衡，并在此过程中产生化学物质和电子的流动。电子流经电阻最小的路径（外部电路），从而有可能从电池中提取能量。

根据它们的用途和性质，已经构造了不同的热原电池。通常，它们根据每种特定类型的电池中使用的电解质进行分类。

在这些电池中，电极之间的电解质是某些盐或亲水化合物的水溶液。这些化合物的基本特性是它们必须能够进行氧化还原反应，以便在电池运行过程中将电子从一个电极传送到另一个电极。

电解质是不同于水的某种其他溶剂的溶液。像甲醇、丙酮、二甲基亚砜和二甲基甲酰胺这样的溶剂已成功用于在硫酸铜上运行的热原电池中。

在这种类型的热电池中，电解质是某种熔点相对较低的盐。它们的使用解决了两个问题。一方面，电池的温度范围要大得多。这是一个优势，因为这些电池在冷热两面之间的差异越大，产生的功率就越大。另一方面，液态盐直接提供维持通过电池的电流所需的阴离子和阳离子。因此，由于熔融盐本身就是电解质，因此不需要其他的载流化合物。典型的热源温度在600-900 K之间，但最高可达1730K。冷阱温度在400-500 K范围内。

已经考虑并构造了其中连接电极的电解质是离子材料的热电池。与液体电解质相比，温度范围也有所提高。研究系统落在400-900 K.已用于构造thermogalvanic细胞有些固体离子材料的AgI，PBCL ₂和PbBr ₂。

鉴于热原电池的工作机制所提供的优势，它们的主要应用是在可用热量过多的条件下发电。特别地，热原电池在以下领域用于发电。

从该过程中收集的热量产生蒸汽，可将其用于常规蒸汽轮机系统中以发电。与用于民用或商用建筑中的空气或水加热的低温太阳能热系统不同，这些太阳能热电厂在高温下运行，既需要集中的阳光，又需要较大的收集面积，因此摩洛哥沙漠是理想的选择位置。

这是使用更广泛的“光伏”技术从日光发电的一种替代方法。在光伏系统中，太阳光被光伏装置（通常称为太阳能电池）吸收，能量传递给材料中的电子，将太阳能直接转化为电能。有时，太阳能热发电和光伏发电被描述为竞争性技术，尽管在确定特定地点的发展方向时可能会如此，但通常它们是互补的，并尽可能广泛地使用太阳能。