海洋学家早已知道，海洋的深层水，温度低而且稳定，当水深达到300~500米时，水温在2~5℃之间，而且终年不变。而海水表层温度就要高些，在地球南纬30℃和北纬35℃之间的许多海域，表层水温有时可达25~28℃，当表层水和深层水的温度超过17℃时，就可以利用这种温度差使氟利昂或氨等低沸点物质变成蒸汽，再用蒸汽驱动涡轮发电机发电。据海洋学家估计，全世界海洋中的温度差所能产生的能量达20亿千瓦。

早在1881年9月，巴黎生物物理学家德·阿松瓦尔就提出利用海洋温差发电的设想。他在一本著作中指出：“只要把一个蒸汽锅炉放到30℃的温泉中，再用15℃的自来水把一个与之相连的冷凝器灌满，就会产生15℃的温差。这时，如果用含稀硫酸的水灌满锅炉，并加热到30℃的锅炉中就会产生有343厘米水银汞柱高的蒸汽压，而冷凝器内的压力约为206厘米，这一压力差足可以推动发电机发电。”

1926年11月15日，法国科学家建立了一个实验温差发电站，证实了阿松瓦尔的设想具有现实可能性，并且用一台小发电机持续发出了3瓦功率的电力。1930年，阿松瓦尔的学生克洛德在古巴附近的海中建造了一座海水温差发电站，可惜它不久就被风暴摧毁。

70年代，美国在维尔京群岛用氟里昂和氨作介质，利用25~28℃的表层海水和2~5℃的深层水的温差，使氟里昂和氨变成蒸汽，推动涡轮发电机。(www.daowen.com)

1979年，美国又把发电能力为50千瓦的温差发电机建在一艘停泊在夏威夷海面的驳船上，然后用5根取水管从600米左右的深水中吸的低温水，以便和表层水形成温差源。

尽管为解决石油短缺的困难，美国下决心利用海洋温差能，但目前这种发电方法成本仍然太高，难以实现商业应用。

温差发电的过程大致是：由一台冷凝器、一台汽化器、一个泵和一台涡轮机组成一个类似电冰箱的封闭系统，在这个系统中注入氟里昂和氨等低温点物质，冷凝器起热交换作用。液态的氟里昂从冷凝器流入汽化器，汽化器因被表层高温海水加热而使氟里昂变成蒸汽，蒸汽再驱动发电机发电。然后，蒸汽被泵抽到冷凝器中，由于冷凝器总是用深层的低温海水冷却，所以气压的氟里昂回到冷凝器后就又变成液体，液体氟里昂再泵入汽化器，如此循环不已，完成连续发电的过程。