Peltiereffekten

Peltiereffekten, eller Peltier-effekten, är uppvärmning eller nedkylning som uppstår vid gränsen mellan två olika ledare när en elektrisk ström passerar genom gränsen. Om riktningen på strömmen är sådan att den ena sidan av gränsen tar emot värme och den andra avger den, uppstår kall- och varmytor på motsvarande sidor. Effekten är reversibel: byter man strömmens riktning, ändras vilka sidor som kyls respektive värms.

Den grundläggande principen är att laddningsbärare som korsar gränsen för med sig olika mängder entropi eller värme, vilket orsakar värmetillförsel eller värmeabsorbering vid gränsen. Den mängd värme som avges eller absorberas per ampere heter Peltier-koefficienten pi, och för en given ström är Qdot = pi · I. pi är relaterad till Seebeck-koefficienterna hos materialen och till temperaturen via pi ≈ (α1 − α2) · T eller pi = α · T för en enskild kontakt. Peltier-effekten är en del av ett övergripande termoelement-system tillsammans med Seebeck-effekten.

I praktiken används många små thermoelementer i serier och parallellt i en modul för att skapa ett Peltier-kyl- eller värmeväxlingssystem. Dessa kölar eller värmer i vakuumkluster utan rörliga delar, vilket ger tyst och stillastående drift. De används bland annat för temperaturkänslig elektronik, laboratorieinstrument, bärbara kylare och temperaturstabilisering i sensorer.

Materialen varierar med temperaturintervallet; vid rumstemperatur dominerar Bi2Te3-baserade föreningar. Vid högre temperaturer används ofta PbTe, skutteruditer och liknande material med hög ZT (utvecklat termoelectricitet). Begränsningar inkluderar relativt låg verkningsgrad och krav på effektiv värmeavledning samt kostnader för material och konstruktion.