Ένας θερμικός μετατροπέας, επίσης γνωστός ως μετατροπέας θερμοστοιχείου ή θερμοηλεκτρική γεννήτρια, είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που είναι ικανή να μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Αν και υπάρχουν αρκετοί τύποι θερμικών μετατροπέων, βασίζονται όλοι στο φαινόμενο Seebeck. Το φαινόμενο Seebeck είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο οι διαφορές στη θερμοκρασία μπορούν να αξιοποιηθούν για τη δημιουργία ηλεκτρικού ρεύματος. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Thomas Johann Seebeck το 1826, όταν παρατήρησε ότι δύο ανόμοια μέταλλα μπορούν να δημιουργήσουν ηλεκτρικό φορτίο, εφόσον τα σημεία σύνδεσης των δύο μετάλλων βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Από τότε έχει βρεθεί ότι το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο που δημιουργείται από αυτές τις συνθήκες αυξάνεται όσο αυξάνεται η διαφορά στη θερμοκρασία.
Μια κοινή παρανόηση είναι ότι ένας θερμικός μετατροπέας είναι το ίδιο πράγμα με έναν θερμικό κινητήρα. Ένας θερμικός κινητήρας μετατρέπει τις διαφορές θερμοκρασίας σε μηχανική απόδοση, ενώ ένας θερμικός μετατροπέας μετατρέπει τις διαφορές θερμοκρασίας απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια. Επίσης, ενώ οι θερμικές μηχανές είναι συχνά πιο αποδοτικές από τους θερμικούς μετατροπείς, οι θερμικοί μετατροπείς μπορεί να είναι προτιμότεροι σε ορισμένες περιπτώσεις, καθώς είναι μικρότεροι και πιο συμπαγείς από τις περισσότερες θερμικές μηχανές. Η βασική διαφορά μεταξύ των θερμικών μετατροπέων και των θερμικών μηχανών είναι ότι, σε αντίθεση με τις περισσότερες γεννήτριες, ένας θερμικός μετατροπέας γενικά δεν έχει κινούμενα μέρη, με εξαίρεση έναν πιθανό ανεμιστήρα ψύξης.
Οι θερμικοί μετατροπείς μπορούν να εφαρμοστούν σε πολλές διαφορετικές καταστάσεις. Εκτός από τη χρήση για την αντικατάσταση των θερμικών κινητήρων, διεξάγεται επίσης έρευνα για την αξιοποίηση της χρήσης της απορριπτόμενης θερμότητας από κινητήρες εσωτερικής καύσης, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα και αεροπλάνα. Εάν μπορεί να γίνει αυτό, η απόδοση καυσίμου αυτών των μηχανών θα μπορούσε να αυξηθεί κατά ένα αρκετά μεγάλο ποσό. Οι θερμικοί μετατροπείς χρησιμοποιούνται επίσης σε διαστημικούς ανιχνευτές μεγάλης εμβέλειας για την παραγωγή σταθερής πηγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα προβλήματα με τη χρήση του θερμικού μετατροπέα. Για παράδειγμα, οι μετατροπείς παράγουν συνήθως μόνο απόδοση 5-10%, εκτός εάν η τάση αυξηθεί σημαντικά. Προκειμένου να δημιουργηθεί μια αρκετά μεγάλη έξοδος ώστε ο θερμικός μετατροπέας να ανταγωνίζεται την απόδοση μιας μηχανής εσωτερικής καύσης, ο αριθμός των ανόμοιων στοιχείων που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος πρέπει να αυξηθεί. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι ο θερμικός μετατροπέας καταλήγει να γίνει πολύ μεγάλος για να είναι αποδοτικός. Γίνεται έρευνα, ωστόσο, για την αύξηση της παραγωγικής ικανότητας των θερμικών μετατροπέων, έτσι με τον καιρό αυτές οι διαφορές θερμοκρασίας μπορούν να αξιοποιηθούν πιο αποτελεσματικά χωρίς να γίνουν τόσο μεγάλες ώστε να χάσουν την αποτελεσματικότητά τους.