首次提出利用海水温差发电设想的是法国物理学家阿松瓦尔，1926年，阿松瓦尔的学生克劳德试验成功海水温差发电。1930年，克劳德在古巴海滨建造了世界上第一座海水温差发电站，获得了10kW的功率。1979年，美国在夏威夷的一艘海军驳船上安装了一座海水温差发电试验台，发电功率53.6kW。1981年，日本在南太平洋的瑙鲁岛建成了一座100kW的海水温差发电装置，1990年又在鹿儿岛建起了一座兆瓦级的同类电站。

温差能利用的最大困难是温差大小，能量密度低，其效率仅有3%左右，而且换热面积大，建设费用高，各国仍在积极探索中。由于海洋热能资源丰富的海区都很遥远，而且根据热动力学定律，海洋热能提取技术的效率很低，因此可资利用的能源量是非常小的。但是即使这样，海洋热能的潜力仍相当可观。 在自然界中的温差变化是一种丰富的绿色能源，随着现代科学技术的发展，这种新型能源正在被人们认识和利用。

人类对自然温差能源的探索历程是长期而不断努力的过程。1933年，在法国的一个实验室里，科学家在室温下利用30℃温差推动小型发动机发电，点亮了几个小灯泡，首次证实自然温差作为能源的可能性。20世纪60年代，美国阿拉斯加输油管路利用寒冷的气候条件加强散热，防止基土融化下沉，从而保证了管路系统的安全运行。受此启发，研究人员开始对自然温差能源进行实用化研究。l986年，经过约l0年的试验研究，日本建成了世界上第一座以自然冷能制冷的冷藏库。

2023年8月，中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头研发的20kW海洋漂浮式温差能发电装置在南海成功完成海试，返回广州南沙。这是中国首次在实际海况条件下实现海洋温差能发电原理性验证和工程化运行。该套海洋温差能发电装置搭载“海洋地质二号”船在南海1900米深海域开展了首次海上试验，成功完成温差能发电技术验证。本次试验发电总时长4小时47分钟，最大发电功率16.4kW，有效发电利用率达到17.7%。

在实际应用中，高效、廉价地蓄能是利用自然温差能源的关键。人类已经发现了多种多样的有效蓄能体。其主要可分为两大类：一类是丙酸醇等有机材料；另一类是无机材料，如复合盐水、硫酸钙等物质。这些物质可以把吸收来的自然温差能储存起来，在需要的时候释放。美国和德国利用这些蓄能材料，已经建成了节能型建筑并投入使用。

海水表面和深层温度可以相差20℃以上，这种差异同样蕴藏着巨大的能量。据估算，总蕴量可以达到20亿千瓦。科学家正在积极着手进行温差能的开发利用，海洋温差发电已经进入实验阶段。美国和法国相继建造了小型实验电站。l990年，日本在鹿儿岛建造的温差发电站现已进行正常供电。此外，用海水温差发电还具有使海水淡化的功能。一座l0万千瓦的温差发电站，每天可产淡水378立方米。通过海洋温差发电还可以抽取深层海水中丰富的营养物质，增进近海捕鱼量。把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能，又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质，海洋的体积又如此之大，所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射，另外还有地球内部向海水放出的热量；海水中放射性物质的放热；海流摩擦产生的热，以及其他天体的辐射能，但99.99%来自太阳辐射。因此，海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一，可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪，直到1926年，他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。