10.1: Dispositivos Termiónicos

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Los dispositivos termiónicos convierten la energía térmica en electricidad utilizando el efecto termiónico [3, p. 182]. Un dispositivo termiónico consiste en un tubo de vacío con electrodos en él. El cátodo metálico se calienta hasta que los electrones comienzan a evaporarse del metal. Los electrones se recogen en el ánodo que está a una temperatura más fría. En un dispositivo típico, el cátodo puede estar a una temperatura de 1500\(^{\circ}\) C, y la distancia entre el ánodo y el cátodo puede ser de 10\(\mu m\) [60]. Un dispositivo basado en este efecto fue patentado por primera vez por Thomas Edison en 1883. La eficiencia de Carnot limita este efecto porque un diferencial de temperatura se convierte en electricidad [5]. Se han medido eficiencias de hasta 12%. Sin embargo, para un diferencial de temperatura dado, otros métodos para convertir la diferencia de temperatura en electricidad suelen ser más eficientes. Los cátodos se han hecho de tungsteno, molibdeno, tantalio y óxido de bario [3]. El cátodo se agota en el proceso y eventualmente necesita ser reemplazado. Los ánodos se han hecho de cobre, cesio, níquel, óxido de bario, óxido de estroncio y plata [3] [60]. Algunos cromatógrafos de gases utilizan detectores termiónicos de nitrógeno y fósforo [151].