Термоионный преобразователь энергии — один из классов устройств, преобразующих тепло непосредственно в электричество с помощью термоионного излучения, а не путем его преобразования в какую-либо другую форму энергии.
Термоионный преобразователь энергии имеет два электрода. Один из них поднимается до достаточно высокой температуры, чтобы стать термоионным эмиттером электронов, или «горячей пластиной». Другой электрод, называемый коллектором, поскольку он принимает излучаемые электроны, работает при значительно более низкой температуре. Пространство между электродами иногда представляет собой вакуум, но обычно заполнено паром или газом при низком давлении. Тепловая энергия может поступать от химических, солнечных или ядерных источников. Термоионные преобразователи — это твердотельные устройства без движущихся частей. Они могут быть разработаны для обеспечения высокой надежности и длительного срока службы. Поэтому термоионные преобразователи используются во многих космических аппаратах.
Эмиссия электронов с горячей пластины аналогична выделению частиц пара при нагревании воды. Эти испущенные электроны устремляются к коллектору, и цепь может быть завершена путем соединения двух электродов внешней нагрузкой, показанной на рисунке в виде резистора. Часть тепловой энергии, которая подается для высвобождения электронов, преобразуется непосредственно в электрическую энергию, а часть тепловой энергии нагревает коллектор и должна быть удалена.
