Toplinski pretvarač, također poznat kao pretvarač termoelementa ili termoelektrični generator, elektronički je uređaj koji je sposoban pretvarati toplinsku energiju u električnu energiju. Iako postoji nekoliko vrsta termičkih pretvarača, svi se temelje na Seebeckovom učinku. Seebeckov efekt je fenomen u kojem se razlike u temperaturi mogu iskoristiti za stvaranje električne struje. Prvi ga je otkrio Thomas Johann Seebeck 1826. godine, kada je primijetio da dva različita metala mogu generirati električni naboj sve dok su spojne točke dvaju metala na različitim temperaturama. Otad je utvrđeno da se termoelektrični efekt koji stvaraju ove okolnosti povećava s povećanjem temperature.
Jedna uobičajena zabluda je da je termalni pretvarač ista stvar kao i toplinski stroj. Toplinski motor pretvara razlike u temperaturi u mehaničku snagu, dok termalni pretvarač pretvara temperaturne razlike izravno u električnu energiju. Također, iako su toplinski motori često učinkovitiji od termalnih pretvarača, toplinski pretvarači mogu biti poželjniji u nekim situacijama jer su manji i kompaktniji od većine toplinskih motora. Ključna razlika između termalnih pretvarača i toplinskih motora je u tome što, za razliku od većine generatora, termalni pretvarač općenito nema pokretnih dijelova, s izuzetkom mogućeg ventilatora za hlađenje.
Toplinski pretvarači mogu se primijeniti u nizu različitih situacija. Osim što se koristi za zamjenu toplinskih motora, istražuje se i kako bi se iskoristila otpadna toplina iz motora s unutarnjim izgaranjem, poput onih koji se koriste u automobilima i zrakoplovima. Ako se to može učiniti, učinkovitost goriva ovih strojeva mogla bi se povećati za prilično veliku količinu. Toplinski pretvarači se također koriste u svemirskim sondama dalekog raspona za generiranje konstantnog izvora električne energije.
Međutim, postoje neki problemi s korištenjem termalnog pretvarača. Na primjer, da li pretvarači obično proizvode samo 5-10% učinkovitosti osim ako se napon značajno ne poveća. Kako bi se stvorio dovoljno velik izlaz da se termalni pretvarač može natjecati s učinkovitošću motora s unutarnjim izgaranjem, potrebno je povećati broj različitih elemenata koji se koriste za generiranje električne struje. Krajnji rezultat je da termalni pretvarač postaje prevelik da bi bio učinkovit. Međutim, provode se istraživanja kako bi se povećao generativni kapacitet toplinskih pretvarača, tako da se s vremenom te temperaturne razlike mogu učinkovitije iskoristiti, a da ne budu toliko velike da izgube svoju učinkovitost.