約翰遜熱電換能器是一種類型的固態熱機，它使用電化學?氧化和還原氫的近似于兩小區，熱循環埃里克森循環。正在研究它作為常規光伏電池的可行替代品。朗尼·約翰遜（Lonnie Johnson）發明了該技術，并聲稱該轉換器的能量轉換效率高達60％，而最佳光伏電池的轉換效率僅為30％。但是，根據與卡諾循環的比較，這種說法是理論上的并假設溫度梯度為600°C。最初是向海軍研究辦公室提出的，但遭到拒絕。約翰遜后來通過將發動機設計為氫燃料電池獲得了資金。約翰遜正在與PARC合作開發發動機。

約翰遜熱電換能器通過壓縮和膨脹氫氣將熱量轉換為電能。它作為封閉系統運行，沒有移動的傳統機械零件，不需要輸入燃料，也不會產生廢氣。發動機包括兩個階段：低溫壓縮階段和高溫動力階段。每個階段都由一個工作流體室組成，該流體室被一個襯有銅的膜電極組件（MEA）對分。MEA是夾在兩個電極之間的專有陶瓷質子交換膜（PEM）。

在高溫功率級中，從壓縮級膨脹高壓氫氣會通過MEA將熱能轉換為電能。當高溫高壓氫被迫通過PEM時，它被電離，產生質子和電子。質子穿過膜，而電極則通過負載將電子排出。穿過PEM后，質子與電子復合，產生低壓氫氣，該氫氣流出到壓縮級。從高溫階段的角度來看，負荷包括發動機和低溫壓縮階段的外部負荷。在壓縮階段，在MEA上施加電勢，迫使質子流過PEM以產生高壓氫。當氫氣在兩級之間移動時，它會通過一個熱交換器，該熱交換器通過幫助使高溫級保持熱態和使低溫級保持冷態而提高效率。

可用于外部負載的能量是在低溫下壓縮氫氣所需的能量與在高溫下膨脹氫氣所需的電勢之差。與其他熱泵設備不同，JTEC需要初始電能輸入以啟動壓縮階段并啟動循環。發動機也可以反向運行，以將電能轉換為溫差，例如在HVAC應用中。在建議的應用中，太陽輻射會加熱功率級，而壓縮級會連接到環境溫度散熱器。

引擎的可擴展性使開發人員聲稱其潛在的應用范圍從為微機電系統（MEMS）提供動力到充當大型發電廠。

轉換器可以使用多種形式的燃料，而無需像內燃機中那樣針對特定燃料進行定制，并且可以通過燃料燃燒、太陽輻射、工業產生的低級廢熱或諸如燃料電池之類的其他發電系統來發電。內燃機或渦輪機，因為它起著內燃機的作用。