历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国人约翰·嘎姆吉为美国海军设计的零发动机,这一装置利用海水的热量将液氨汽化,推动机械运转。但是这一装置无法持续运转,因为汽化后的液氨在没有低温热源存在的条件下无法重新液化,因而不能完成循环。
1820年代法国工程师卡诺设计了一种工作于两个热源之间的理想热机——卡诺热机,卡诺热机从理论上证明了热机的工作效率与两个热源的温差相关。德国人克劳修斯和英国人开尔文在研究了卡诺循环和热力学第一定律后,提出了热力学第二定律。这一定律指出:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响。热力学第二定律的提出宣判了第二类永动机的死刑,而这一定律的表述方式之一就是:第二类永动机不可能实现。
近些年出现了一些原理上成立的第二类永动机,右图所示装置即是一例,左边容器为糖溶液,右边为淡水,两个容器被半透膜隔开,因为两边溶液比重不同,半透膜两边的压强不同,当糖溶液与淡水的压力差大于渗透压时,就会出现反渗透现象,那时候左边容器的水分子进入到右边容器,导致右边容器液面上升,淡水通过管道流回左边容器,运行一段时间后,左边容器底部溶液浓度升高以及容器顶部溶液浓度下降,这使得糖溶液压强下降,导致反渗透停止,但是容器内的糖溶液会上面扩散,过一段时间后,糖溶液的浓度重新恢复,又可以重新反渗透到淡水那边,而这个恢复的过程中,扩散是会从环境吸热的,这就形成循环。
从空气中吸收热能,将热能转换成动能,而当动能做功后,又能将动能转换成热能,回到空气中,以此形成一个循环。
已经授权和审查中的相关专利多是重复利用热机排出的废热,从而提高热机的效率,与热泵配合,使得对外做的功超过热泵消耗的功,甚至有反复利用废热近似完全利用热能几乎不向环境排热的,据说体积功接近内燃机。也有单方面通过多级热泵提高热泵效率的,根据卡诺定律,温差越小效率越高,多级小温差一级级的提高到大温差,从而使得效率会很高。