La pila termoelettrica fu ideata da Nobili, e utilizzata da Melloni nelle esperienze sul calore raggiante. È costituita da un'armatura a forma di tubo cilindrico, terminante in alto con quattro morsetti, e al cui interno vi sono n strisce di antimonio e di bismuto, scelti perché molto distanti nella serie termoelettrica, pertanto a parità di condizioni danno la massima forza elettromotrice. Le varie strisce sono saldate a zig-zag, collegate in serie e i vari strati si saldano l'uno sull'altro formando un parallelepipedo, che viene posto all'interno dell'armatura. Le azioni dei singoli contatti sui quali agisce l'azione dei raggi di una sorgente di calore determinano un'azione sensibile, registrabile tramite un galvanometro collegato ai capi della pila. Furono tentate varie evoluzioni della pila termoelettrica, per trasformarla in uno strumento capace di produrre energia elettrica, ma non si ottennero i risultati sperati