Термоэлектронная эмиссия используется в термоэлектрических преобразователях энергии, потому что позволяет напрямую преобразовывать тепловую энергию в электрическую. 23

Это происходит следующим образом: к катоду (эмиттеру) подводится тепловая энергия, и при высокой температуре катода электроны начинают эмиссировать в межэлектродное пространство по направлению к аноду. 13 Количество энергии выхода при эмиссии электронов с катода больше выделяемой при оседании электронов на холодном аноде. 1 Эту разницу в энергии используют во внешней цепи и тем самым превращают теплоту в электричество. 1

Термоэмиссионные преобразователи энергии имеют такие преимущества, как низкие весовые характеристики на единицу выходной мощности, возможность работы при высокой температуре холодильника (анода), отсутствие движущихся частей, высокая надёжность и компактность. 1