Naudingas darbas šilumos šiltai sąskaitai

1. Dalis Kai kurie terminai ir apibrėžimai.

Elektrovaros jėga (fotoevj) yra neatsiejama išorinė jėga srityje dalis, apimanti srovės šaltinio ... išorės jėga, veikianti į galvaninių ląsteles tarp elektrolito ir elektrodų ribų. Jie taip pat veikia tarp dviejų nepanašių metalų ribos ir nustatyti kontaktinę potencialų skirtumas tarp minėtųjų [5, p. 193, 191]. Suma šuoliai potencialą dėl visų grandinės sekcijos paviršių yra lygus potencialų skirtumo tarp laidininkų, esančio grandinės galuose, ir yra vadinamas elektrovaros jėgos fotoevj laidininkas grandinės ... grandinės, kurią sudaro tik iš pirmos rūšies laidininkai yra lygus potencialiam šuolis tarp pirmojo ir paskutinio dirigentas tiesioginio kontakto juos (Voltos įstatymas) ... Jei grandinė yra tinkamai atvira, EVF ši grandinė yra lygus nuliui. Ištaisyti atvirosios grandinės laidininką, kuri apima bent vieną elektrolitas, taikytinos teisės voltų ... Akivaizdu, tik dirigentas grandinė, apimanti mažiausiai vieną laidininką antrojo natūra elektrocheminės ląstelių (ar grandinių, elektrocheminiai elementai) [1, p. 490-491].

Polielektrolitų yra polimerai, galintys Atliekų smulkinimo į jonų tirpale, tokiu būdu toje pačioje makromolekulės, daug pasikartojančių mokesčius ... susiūtas skersiniais ryšiais, polielektrolitų (jonitų, jonų mainų derva) netirpsta, tik brinkti, tuo pat metu išlaikant gebėjimą atskirti [6, p. 320-321]. Polielektrolitų atsiriboti į neigiamą krūvį macroion ir H + jonai vadinami polyacids ir atsiriboja į teigiamo krūvio jonų ir OH- macroion vadinamų poliosnovaniyami.

Donnan pusiausvyros potencialas yra potencialų skirtumas, kuris atsiranda fazių ribos tarp dviejų elektrolitų, jei ši riba nėra pralaidi visų jonais. Nepralaidumo ribos kai jonų gali būti sukeltas, pavyzdžiui, membranų buvimas su labai siauras poras, kurios yra nepraeinamos dalelių virš tam tikro dydžio. Selektyvus pralaidumas sąsajos įvyksta ir, jei bet jonai taip stipriai susietas su vienu iš fazių, kad palikti jį iš esmės negali. Tiksliai elgiasi joninių jonų mainų dervos, arba jonų mainų grupė fiksuoto homeopolinės jungtį molekulinės grotelių arba matricos. Sprendimas, yra viduje tokių matricų formų kartu su juo vienfazio; tirpalas, esančių už, - antrasis [7. 77].

Elektros dvisluoksnis (EDLA) yra metu, kai bus iš dviejų numatytų priešingomis krūvį sluoksniai, esantys tam tikru atstumu vienas nuo kito [7 etapus sąsaja. 96].

Peltier įgyvendinti minėtą izoliaciją arba absorbciją karščio dviejų skirtingų laidininkų kontakto priklausomai nuo tekančios elektros srovės per kontaktą [2, p kryptimi. 552].

2 dalis: Naudojant šilumos terpę vandens elektrolizės.

Atsižvelgti į atsiradimą elektrocheminės ląstelių (toliau elementas), grandinės mechanizmą, schematiškai parodyta Fig. 1, daugiau EMF dėl vidaus kontaktinę potencialų skirtumo (PKK) ir Donnan poveikis (trumpas aprašymas iš Donnan veikimo esmė, vidinis PKK ir susijęs Peltier "šilumos pateikiama trečiojoje straipsnio dalyje).

Pav. 1. Schematinis elektrocheminį ląstelės: 1 - katodas yra kontaktuoja su 3 tirpalo, elektrocheminės redukcijos reakcija iš elektrolitų katijonų atsirasti ant jo paviršiaus, pagamintas iš chemiškai inertiškų labai su priedais, n-puslaidininkio. Dalis katodo jungiantis ją į išorinį įtampos šaltinio, metalizuotos; 2 - anodo kontaktuoja su 4 tirpalo, ant jo paviršiaus atsirasti elektrocheminės oksidacijos reakciją elektrolito anijonų, pagaminti iš chemiškai inertiškų labai su priedais, p-puslaidininkių. Dalis anodo jungiantis ją į išorinį įtampos šaltinio, metalizuotos; 3 - katodo erdvė, polielektrolitų tirpalas, smulkinimo vandenyje macroion r- neigiamą krūvį ir teigiamo krūvio counterions mažas K + (šiuo, pavyzdžiui, yra vandenilio jonų H +); 4 - anodo dėtuve polielektrolitų tirpalas vandenyje smulkinimo į teigiamo krūvio macroion R + ir neigiamo krūvio counterions mažas A- (šiame pavyzdyje ji hidroksidas jonai OH-); 5 - membrana (diafragma), yra nepralaidus makromolekulių (macroion) polielektrolitų, bet visiškai pralaidi mažų counterions su K +, A ir vandens molekulių bendra ir 4 kosmoso 3; Evnesh - išorinė įtampa šaltinis.

EMF pagal Donnan poveikio

Dėl aiškumo, katodo vietą (. 3, 1 pav) Elektrolitas yra parinktas vandeninį tirpalą polirūgščių (R-H +), elektrolitą ir anodo kamerą (4, 1 pav) - vandeninis poliosnovaniya (R + OH-). Kaip disociacijos polyacids į katodo dėtuve rezultatas, netoli katodo (1, 1 pav.) Paviršiaus, yra padidėjęs koncentracija H + jonų. Teigiamas krūvis nesimatytų iš katodo paviršiaus netoli nekompensuoja neigiamai įkrautą macroions R-, nes jie negali priartėti prie katodo paviršiaus dėl savo dydžio ir teigiamo krūvio jonų atmosferos buvimą (išsamesnė informacija. Aprašymas Donnan poveikį trečiojo straipsnio dalyje №1 priedas). Taigi, Paribio sluoksnis iš tirpalą tiesiogiai liečiasi su katodo paviršiaus turi teigiamą krūvį. Kaip rezultatas, elektrostatinis indukcija ant katodo paviršiaus, ribojasi su tirpalu, yra neigiamą krūvį iš laidumo elektronų. ty tuo tarp katodo paviršiaus ir DES tirpalo sąsaja įvyksta. Laukas DES stumia elektronus nuo katodo - į tirpalą.

Panašiai, ant anodo (2, 1 pav.), Į paribio sluoksnio anodo dėtuve tirpalo (4, 1 pav.) Tiesiogiai liečiasi su anodo paviršiaus turi neigiamą krūvį, ir anodo paviršiaus, ribotis su tirpalo, yra teigiamas krūvis. ty ne tarp anodo paviršiaus ir tirpalo sąsaja taip pat atsiranda DES. Laukas DES stumia elektronus nuo sprendimas - anodo.

Tokiu būdu, DES esančiame lauke katodo ir anodo tirpalo sąsajų, palaikoma šilumos tirpalas jonų difuzijos, yra du vidaus fotoevj šaltinis, sutartinai veikiantis išorinio šaltinio, t.y., stumia neigiamus mokesčius į kilpą prieš laikrodžio rodyklę.

Disociacijos poliosnovaniya polyacids ir taip pat sukelia šilumos sklaidą per membraną (5, 1 pav) H + jonų iš katodinės erdvės -. Anodo, ir OH- jonai iš anodo dėtuve - katodas. Macroion R + ir R- polielektrolitų negali judėti per membraną, todėl iš katodo vietą yra perteklius neigiamą krūvį, ir iš anodinio vietą - perteklinis teigiamu krūviu, t.y., yra dar vienas DPP dėl to, kad Donnan poveikio. Tokiu būdu, membranos taip pat atsiranda viduje elektrovarai, sutartinai veikiantis išorinio šaltinio šilumos difuzijos ir išlaikyta jonų tirpalą.

Mūsų Pavyzdžiui, visoje membranos įtampos gali pasiekti 0.83 volto, kaip tai atitinka pasirinkimą potencialą standartinio vandenilio elektrodo iš kaitos - 0,83 iki 0 voltų prie perėjimo iš šarminėje terpėje anodo dėtuve katodo dėtuve rūgščioje aplinkoje. Dėl išsamesnės informacijos žr. Iš trečio straipsnio dalyje №1 priede.

EMF PKK iš vidaus

Elementas EMF Tai atsitinka, įskaitant kontaktų puslaidininkių anodo ir katodo į savo metalinių dalių aptarnaujančių prijungti išorinį įtampos šaltinio. Tai EMF dėl vidaus PKK. Vidaus JEI nesukuria, priešingai nei išorinio lauko erdvėje aplink kontaktinius laidininkus, t.y. Ji neturi įtakos dalelės ne laidininkų judesio. Statybos n-puslaidininkių / metalo / p-puslaidininkių yra pakankamai žinomas ir yra naudojamas, pavyzdžiui, termoelektrinių peltier modulį. Iš EML dydis toks kambario temperatūroje struktūra gali pasiekti vertes 0,4 tam, - 0,6 voltų [5, p. 459; 2, p. 552]. Laukai kontaktų yra nukreipta taip, kad jie stumti elektronus prieš laikrodžio rodyklę į kilpą, t.y. aktas kartu su išorinio šaltinio. Elektronai pakelti energijos lygį vidutiniu sugeria į Peltier šilumą.

Vidaus kylantys dėl elektronų kontaktinių sričių elektrodų ir tirpalo difuzijos, priešingai, stumia elektronus į laikrodžio rodyklę į kilpą. ty elektronų elemente prieš laikrodžio rodyklę, tokius ryšius judesio turi būti skiriama peltier šilumą. bet kadangi elektronų perkėlimas iš katodo į tirpalą ir anodo tirpalo yra nebūtinai kartu endoterminis reakcijos generuojančių vandenilį ir deguonį, iš Peltier šilumos nėra išleistas į terpę, ir yra sumažinti endoterminis efektas, t.y. pavyzdžiui, "išsaugota" į formavimo vandenilio ir deguonies entalpija. Dėl išsamesnės informacijos žr. Priede №2 trečiosios dalies straipsnyje.

nešiklius (elektronai ir jonai) judėti elementų grandinės Neuždaryta keliai, nėra elemento mokestis yra ne juda į uždarą grandinę. Kiekviena elektronų anodo, gaunamas iš tirpalo (į nesioksidavimo OH- jonai deguonies molekulių žinoma), ir praėjo per išorinį kontūrą į katodo, yra garuojančios kartu su vandenilio molekulių (į susigrąžinimo jonų H + proceso). Panašiai jonų OH- ir H + nereikia perkelti į uždarą grandinę, bet tik į atitinkamą elektrodo, ir tada išgaruoti į molekulinio vandenilio ir deguonies forma. ty ir jonai ir elektronai kiekvienas juda savo aplinkos, greitinantįjį srityje DES, ir kelio pabaigoje, kai jie pasiekia elektrodo paviršiaus yra sujungtos molekulės, konvertuoti visą sukauptą energiją - iš cheminio ryšio energiją, ir iš kilpos!

Visi vidaus šaltinių EML Elementas, sumažinti išlaidas išorinį šaltinį vandens elektrolizei. Tokiu būdu, nuo aplinkos sugeriančių elementų jos veikimo metu išlaikyti sklaidą DES šilumos, yra sumažinti išorinio šaltinio išlaidas, t.y., Tai padidina elektrolizės efektyvumą.

Elektrolizė vandens be jokio išorinio šaltinio.

Peržiūrint vykstančius procesus elemento Fig. 1, išorinio šaltinio parametrai nėra atsižvelgta. Manyti, kad vidinė varža yra lygi Rd ir iš 0. Tai įtampos Evnesh Elementas elektrodai yra trumpuoju pasyvus apkrova (žr 5 pav.). Šiuo atveju, kryptis ir dydis DES srityse kylančių į elementų sąsaja išlieka tos pačios.

Pav. 5. Vietoj to Evnesh (1 pav.), Įskaitant pasyvaus apkrovos RL.

Nustatyti spontaniškai dabartinio srauto šio elemento sąlygas. Gibbs'o potencialą keičiasi, pagal formulę (1) trečios dalies gaminio № 1 priedo:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

Jei P> Δ H + K mod mod = 284,5-47,2 = 237,3 (kJ / mol), = 1.23 (EV / molekulė)

Δ G arr <0 ir spontaniškas procesas yra įmanoma.

Mes dar labiau, kad elementai yra vandenilis kartos reakcija vyksta rūgštinėje terpėje (elektrodo potencialą, nuo 0 voltų), ir deguonies šarminių (elektrodo potencialo 0,4 voltų). Tokie elektrodų potencialai suteikia membraną (5, 5 pav.), Įtampą, kuriame tai turėtų būti 0,83 voltų. ty energijos sąnaudos, reikalingos vandenilio ir deguonies formavimo yra sumažinama 0,83 (EV / molekulės). Tada spontaniškai proceso galimybės sąlyga bus:

P> 1,23-0,83 = 0,4 (EV / molekulė) = 77,2 (kJ / mol), (2)

Matome, kad energetinis barjeras yra iš vandenilio ir deguonies molekulių išvengti ir nenaudojant išorinį įtampos šaltinio. ty net ir esant n = 0,4 (EV / molekulės), t.y. Kai vidinis elektrodų HPDC 0,4 voltų, elementas bus į dinaminę pusiausvyrą, ir bet koks (net mažas) nuo balanso sąlygų kaitos bus padaryta srovės grandinės.

Kita kliūtis į reakcijos elektrodų yra aktyvacijos energija, bet jis pasišalina tunelio efekto, atsirandantis dėl to, kad tarp elektrodų ir tirpalas [7, p atotrūkis mažumo. 147-149].

Taigi, remiantis energijos argumentais, galime daryti išvadą, kad spontaniškai srovę elemente parodyta pav. 5, tai yra įmanoma. Bet kas fizinis priežastys gali sukelti šią srovę? Šios priežastys yra išvardytos žemiau:

1. perėjimo elektronų iš katodo į tirpalą didesnis nei perėjimo nuo anodo tikimybė į tirpalą tikimybė, nes N-puslaidininkių katodinių turi laisvųjų elektronų su dideliu energijos lygį, o P-puslaidininkių anodo daug - tik "skylės", ir šie "skyles" Ar ne energijos lygį žemiau katodo elektronų;

2. Membrana yra palaikoma katodo erdvėje rūgščioje terpėje, ir anodo - šarminis. Į inertinių elektrodų atveju tai veda prie to, kad katodo elektrodo potencialas tampa didesnis nei anodo. Todėl, elektronai turi judėti išorinėje grandinėje nuo anodo į katodo;

3. paviršius mokestis polielektrolitui sprendimų, kylančių dėl Donnan poveikio, sukuria ne elektrodo / Sprendimas srityje, pavyzdžiui, kad prie katodo laukas skatina elektronų derlių iš katodo į tirpalą, o ne anodo srityje - elektronų įsigaliojimo anodo iš tirpalo;

4. balansas pirmyn ir atgal reakciją elektrodų (keistis srautus) linkusi į H + jonai tiesiogiai redukuojant reakcijos katodo ir oksidacijos OH- jonų prie anodo, nuo jie lydi formavimo dujų (H2 ir O2), galintis lengvai palieka reakcijos zonoje (LE Chatelier principas).

Eksperimentai.

Kiekybiniam vertinimo visoje apkrovos įtampos kurį Donnan poveikio, eksperimentas buvo atliktas, kurioje katodo Elementas sudarė aktyvintąją anglį, su išoriniu grafito elektrodo ir anodo - aktyvintosios anglies ir anijonų dervos AB-17-8 su išoriniu grafito elektrodo mišinio. Elektrolitų - vandeninis NaOH tirpalo, anodo ir katodo skyriai yra atskirti sintetinio veltinio. Atvirais išorės elektrodų šio elemento buvo apie 50 mV įtampos. Kai prijungtas prie išorinio elemento apkrovos 10 Ohm fiksuoto srovė maždaug 500 microamps. Kai aplinkos temperatūra padidėja nuo 20-30 0C įtampos į išorinio elektrodo padidintas iki 54 mV. Padidinus įtampą aplinkos temperatūros patvirtina, kad EML šaltinio difuzijos, t.y. šilumos judesio dalelių.

Kiekybiniam vertinimo visoje apkrovos įtampos nuo vidinio HPDC metalo / puslaidininkių eksperimento buvo atliktas, kurioje ląstelė katodo susideda iš sintetinės grafito miltelių su išoriniu grafito elektrodo ir anodo - boro karbido (B4C, p-puslaidininkių) su išoriniu grafito elektrodo miltelių. Elektrolitų - vandeninis NaOH tirpalo, anodo ir katodo skyriai yra atskirti sintetinio veltinio. Atvirais išorės elektrodų elemento įtampos buvo apie 150 mV. Prijungiant išorinį apkrova elementas 50 kOhm įtampos sumažėjo iki 35 mV., Toks stiprus įtampos kritimas dėl to, kad žemu vidiniu boro karbido ir, kaip rezultatas, aukšto atsparumo vidaus elementas. Tyrimas įtampos palyginti temperatūroje su tokių struktūros elemento nėra atliekamas. Tai yra dėl to, kad, dėl puslaidininkių, priklausomai nuo jo cheminė sudėtis, laipsnis dopingo ir kitus objektus, temperatūros pokytis įvairiais būdais gali daryti įtaką savo Fermi lygį. ty temperatūra poveikis elektrovarai Elementas (padidėjimas arba sumažėjimas), šiuo atveju priklauso nuo naudojamų medžiagų, todėl tai yra ne orientacinis eksperimentas.

Šiuo metu ji toliau kitą eksperimentą, kurioje ląstelių katodo yra pagamintas iš aktyvintosios anglies miltelių ir KU-2-8 mišinio su išoriniu nerūdijančio plieno elektrodo ir anodo iš aktyvintosios anglies miltelių ir anijonų dervos AB-17-8 mišinio į išorės elektrodo iš nerūdijančio plieno. Elektrolito - vandeninis tirpalas NaCl, anodo ir katodo skyriai yra atskirtos sintetinių jaučiamas. Išorės elektrodai šio elemento su 2011 spalio galės trumpojo jungimo pasyvus ampermetras. Dabartinis kuri rodo ampermetrą, apie dieną po savo ruožtu, sumažėjo 1 mA - iki 100 MKA (kuri, matyt, dėl to, kad elektrodų poliarizacijos), ir nuo tada daugiau nei metus nesikeičia.

Praktiškai eksperimentų aprašytam, su daugiau veiksmingų medžiagų neprieinamumas gautų rezultatų daug mažesnės nei teoriškai įmanoma. Be to, reikia žinoti, kad visos vidaus EML dalis Elementas visada sunaudojama išlaikant elektrodo reakcija (vandenilio ir deguonies gamybos) ir negali būti išmatuotas išorinę grandinę.

Išvada.

Apibendrinant, galime daryti išvadą, kad gamta leidžia mums konvertuoti šilumos energiją į naudingą energiją ar darbe, o naudojant kaip "šildytuvo" aplinkoje, o ne turintys "šaldytuvas". Tokiu būdu Donnan poveikio ir vidaus jeigu konvertuojami šiluminė energija iš dalelės į elektrinio lauko energijos DEL kaip endoterminės reakcijos šilumos yra konvertuojamas į cheminę energiją.

Laikoma kontaktinis elementas naudoja šilumą iš vidutinės trukmės ir vandens, ir paskirsto elektros energijos, vandenilio ir deguonies! Be to, energijos suvartojimo procesas ir iš vandenilio, kaip kuro naudojimas, ir vanduo grįžta atgal į šilumos terpėje!

priedo 3 dalis.

Ši dalis toliau aptariama Donnan pusiausvyros poveikį, tuo vidinio HPDC metalo / puslaidininkių ir Peltier šilumos dėl oksidacijos-redukcijos reakcijomis ir elektrodų potencialų elemento sandūroje.

Donnan potencialas (Priedas №1)

Apsvarstykite atsiradimo Donnan potencialo polielektrolitui mechanizmą. Po disociacijos polielektrolito counterions pradėti jo maža, difuzija, paliekant apimtis užima makromolekulės. Krypties difuzija counterions mažų tūris polielektrolitą makromolekulių tirpiklio yra dėl padidėjusio koncentracija yra makromolekulės dideliais kiekiais, palyginti su likusį tirpalą. Be to, jei, pavyzdžiui, mažų counterions yra neigiamo krūvio, tai sąlygoja tuo, kad vidinė dalis iš makromolekulės yra teigiamą krūvj turinti, ir tirpalas yra greta prie makromolekulės tūrio, - neigiamas. ty aplink teigiamai įkrautas macroion apimties, ten yra mažų counter-jonų "Ion atmosferą" rūšies - neigiamą krūvį. Nutraukimas joninis atmosfera mokestis augimo atsiranda, kai elektrostatinis laukas tarp jonų tūrio macroion atmosferoje ir likučių terminis difuzijos mažų counterions. Gautas pusiausvyra potencialų skirtumas tarp atmosferos ir jonų macroions yra Donnan potencialą. Donnan potencialas taip pat vadinama membranos potencialo, nes panaši situacija atsiranda dėl pusiau pralaidžią membraną, pavyzdžiui, kai ji atskiria elektrolito tirpalą, kuris turi jonų dviejų rūšių -, galinčių ir nebuvo galima išmesti per jį gryno tirpiklio.

Donnan potencialas gali būti laikoma ribojančia atveju difuzijos potencialą, kai viena iš jonų mobilumo (šiuo atveju macroion) yra lygus nuliui. Tada, atsižvelgiant į [1, p. 535], Perimdamas skaitiklis yra lygi vienam:

E d = (VK / F) Ln ( A1 / A2), kur

Edas - Donnan potencialą;

R - universali dujų konstanta;

T - termodinaminė temperatūra;

F - Faradėjaus konstanta;

A1, A2 - skaitiklis-aktyvumas kontaktinių etapais.

Šiame nario, kur membrana atskiria poliosnovaniya tirpalų (pH = Lg A 1 = 14) ir polirūgščių (pH = LG 2 = 0), Donnan potencialas pro membraną kambario temperatūroje (T = 300 0 K) būtų:

E d = (VK / F) (LG 1 - LG 2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500) * (14-0) * Ln (10) = 0,83 voltų

Donnan, didina tiesiogiai proporcingai temperatūrai. Dėl difuzijos elektrocheminės ląstelių Peltier šilumos yra vienintelis šaltinis naudingo darbo gamybos, todėl nenuostabu, kad tokie elementai EMF auga kylant temperatūrai. Be difuzijos ląstelės darbo gamyboje, "Peltier šiluma visada paimti iš aplinkos. Kai srovė teka per EDL suformuota Donnan poveikį, kryptimi, sutampančias su teigiamu kryptimi DES srityje (t.y., kai DES srityje atlieka teigiamą darbą), šilumos yra absorbuojamas iš už šio popieriaus gamybos aplinkoje.

Bet difuzijos elementas yra tęstinis ir ištisinių pokytis jonų koncentracijos, kuri galiausiai veda prie koncentracijos išlyginimo ir sustabdymui nukreipta difuziją, skirtingai nuo pusiausvyros Donnan, kuriame, prieš nuotėkių quasistatic srovių jonų koncentracijos atveju, kai turintys pasiektą tam tikrą vertę, išlieka nepakitęs ,

Pav. 2 rodo iš oksidacijos-redukcijos potencialą, susidedančios iš vandenilio ir deguonies, kai kintančioje tirpalo rūgštingumą reakcijų diagramą. Diagrama rodo, kad elektrodas potencialas deguonies susidarymo reakcijoje OH- jonų nesant (1,23 voltų rūgščioje aplinkoje) skiriasi nuo tos pačios potencialą didelės koncentracijos (0,4 voltų šarminėje terpėje) kambario temperatūroje dalimis 0,83 voltų. Panašiai, elektrodas potencialas vandenilio formavimo reaguojant su H + nesant (-0.83 voltų šarminėje terpėje) skiriasi nuo tos pačios potencialą didelės koncentracijos (0 V rūgštinėje terpėje), taip pat ir 0,83 voltų [4. 66-67]. ty akivaizdu, kad 0,83 voltų yra reikalingas tam, kad gauti didelės koncentracijos vandenyje atitinkamose jonų. Tai reiškia, kad 0,83 voltų reikalingas dėl neutralaus disociacijos vandens molekulių masės į H + ir OH- jonų. Taigi, jei membrana yra palaikoma mūsų Elementas katodinių kosmoso rūgščioje terpėje ir šarminėje anodinės, įtampa gali pasiekti savo DEL 0.83 voltų, kurie yra geros susitarimą su anksčiau pateiktais teoriniais skaičiavimais. Ši įtampa užtikrina aukštą laidumo erdvę DES membranos vandens disociacijos į jonų per jį.

Pav. 2. diagrama oksidacijos-redukcijos potencialas reakcijos

skilimo vandens, ir H + jonų ir OH- į vandenilį ir deguonį.

IF ir "Peltier" šilumos (Priedas №2)

"Iš Peltier efektą priežastis yra tai, kad vidutinis energijos iš krūvininkų (už apibrėžtumo elektronų) dalyvauja elektros laidumo įvairių dirigentų skiriasi ... Pereinant iš vieno laidininko į kitą elektroną arba perduoti perteklinę elektros tinklą ar papildyti energijos stoka savo sąskaita (priklausomai nuo dabartinio kryptimi).

Pav. 3. peltier poveikį su metalinėmis ir puslaidininkių N-: ԐF - Fermi lygio; ԐC - iš laidumo juostą puslaidininkių iš apačios; ԐV - valentinės juostos; I - teigiamas srovės krypčiai; apskritimai su rodyklėmis parodyta schematiškai elektronus.

Pirmuoju atveju šalia kontakto yra išleistas, o antrasis - vadinamasis sugeria .. "Peltier šilumos. Pavyzdžiui, kad kontaktinį puslaidininkių - metalo (3 pav) į elektronų, kad perdavimo iš n tipo puslaidininkių į metalo (kairėje jutiklinis) energijos yra žymiai didesnis nei Fermi energijos ԐF. Todėl, jie yra pažeidė šiluminę pusiausvyrą metalo. Pusiausvyra atstatyta kaip susidūrimų rezultatas, kuris thermalized elektronus, suteikiant energijos perteklius kristalinė. tinklelis. Puslaidininkių metalo (dešinėje jutiklinis) gali perduoti tik pačius energetinius elektronus, kad elektronų dujos metalo atvėsina. Apie restauravimo pusiausvyros pasiskirstymo virpesių suvartojamos energijos gardelės "[2, p. 552].

Susisiekti metalo / p-puslaidininkių padėtis yra panašus. nes p-laidumo puslaidininkių skyles pateikia savo valentinės juostos, kuris yra mažesnis Fermi lygio, tada kontaktas bus aušinamas, kuriame elektronai tekėti iš p-puslaidininkio į metalo. Peltier šilumos išleistas ar absorbuojamas iš dviejų laidininkų kontakto, dėl to, kad neigiamas arba teigiamas vidaus IF gamybai.

Įtraukti į kairės kontaktų tarpeliu (3 pav.), Dėl kurio "Peltier šilumos paskirstymą, elektrolizeris, pavyzdžiui, vandeninis NaOH tirpalo (4 pav) ir metalo puslaidininkių ir n-jis turi būti nedelsiant chemiškai inertiškas.

Pav. 4. kairėje kontaktinis n-puslaidininkių ir metalas yra atviras ir dedamas į elektrolito tirpalo tarpo. Pavadinimai yra tokie patys kaip Fig. 3.

Nes, kai teka srovė «Aš», N-elektronų aukštesnės energijos puslaidininkių atvykti sprendimą nei išeina tirpalo metalo, šis perteklius energijos (šilumos ir Peltier) turi stovėti ląstelę.

Srovė per ląstelės gali būti tik jame sandarumą elektrocheminių reakcijų atveju. Jei egzoterminės reakcijos ląstelė, kur "Peltier šiluma išleistas ląstelės, kaip daugiau ji turi niekur eiti. Jei ląstelėje reakcija - endoterminis, The Peltier "šilumos visiškai ar iš dalies kompensuoti endoterminiame poveikis, ty, kad susidarytų reakcijos produktą. Šiame pavyzdyje, bendras ląstelių reakcija: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endoterminis, todėl šilumos (energijos) iš "Peltier" yra sukurti molekulių ir H2 O2, yra formuojami ant elektrodų. Tokiu būdu, mes gauti, kad Peltier šilumos pasirinktas terpėje dešiniosios n-kontaktinio puslaidininkių / metalo nėra išleistas atgal į aplinką, ir yra saugomi cheminės energijos vandenilio ir deguonies molekulių forma. Akivaizdu, kad iš išorės įtampos šaltinio operacija suvartojama vandens elektrolizės, šiuo atveju bus mažesnis nei tapačių elektrodų atveju, todėl nėra jokios informacijos apie Peltier poveikio tikimybę ..

Nepriklausomai nuo elektrodų savybių, pati elektrolizeris gali absorbuoti arba šilumą, praeinant per dabartinės aprašu Peltier. Kvazi-statinis sąlygos, galimas Gibbs'o ląstelių [4 pakeitimas, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, kur

Δ H - ląstelės entalpija kaita;

T - termodinaminė temperatūra;

Δ S - pokytis ląstelės entropijos;

Q = - T Δ S - šilumos iš Peltier ląstelėje.

Dėl vandenilio-deguonies elektrocheminės ląstelių kai T = 298 (K), į entalpijos ΔHpr = kaitos - 284.5 (kJ / mol) [8, p. 120], į Gibbs pokyčių potencialo [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1.23 = - 237,3 (kJ / mol), kur

Z - skaičius elektronų per molekulės;

F - Faradėjaus konstanta;

E - fotoevj ląstelių.

todėl

Q pr = - T Δ S pr = Δ G ir tt - Δ H ir tt = - 237,3 + 47,2 = 284,5 (kJ / mol),> 0,

ty vandenilio-deguonies elektrocheminės ląstelių generuoja šilumą Peltier aplinką, tuo pačiu gerinant savo entropiją ir mažina savo. Tada, inversiniame proceso, vandens elektrolize, kuri yra mūsų pavyzdyje atveju, Peltier "šilumos Q mod = - Q pr = - 47,3 (kJ / mol) elektrolito bus absorbuojamas iš aplinkos.

Žymi P - peltier šilumą, paimtą iš dešiniosios n-kontaktinio puslaidininkių / metalo aplinkoje. Šilumos P> 0 turi stovėti ląstelės, bet todėl, kad skilimo vandens ląstelių Endoterminis (Δ H> 0), Peltier "šilumos P yra kompensuoti terminio poveikio reakcijos:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod                                                                        (1)

Mod K priklauso tik nuo elektrolito sudėties, nes Tai yra elektrolitiniu ląstelių su inertinių elektrodų charakteristika, ir n yra priklauso tik nuo elektrodų medžiagų.

Lygtis (1) rodo, kad Peltier P ir "Peltier šilumos šilumos mod Q, yra naudingosios darbo gamybos. ty "Peltier" šilumos paimti iš vidutinio sumažina reikalingą elektrolizės išorinio maitinimo šaltinio išlaidas. Tokia padėtis, kai šiluma terpė yra energijos šaltinis naudingo darbo gamybos, yra būdinga difuzijos, taip pat daugelį elektrocheminių ląstelių, pavyzdžiai tokių elementų yra parodyta [3, p. 248-249].

Nuorodos

1. Gerasimov J.. I kursas fizinės chemijos. Susipažinkite: Dėl universitetuose. V 2 t. T.II. - 2-asis leid .. - M:. Chemija, Maskva, 1973. - 624 p.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier efektas. // Fizinis enciklopedijos. 5 m. T. III. Magnetų - Poynting teorema. / Sk. Ed. A. M. Prohorovs. Ed. skaičiuoti. DM Alekseev, A. M. Baldin AM Bonch-Bruevich A. Baravykas-Romanovas ir kiti - M:.. Didžioji Rusijos enciklopedija, 1992. - 672 p. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnovas KS fizikinė chemija. 2 knygas. Tomas. 1. struktūra reikalas. Termodinamika: Proc. už aukštųjų mokyklų; KS Krasnovas, N., K. Vorobev I. et al Godnev -. 3. ED .. - M:. Didesnis. WK, 2001. - 512.. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnovas KS fizikinė chemija. 2 knygas. Tomas. 2. elektrochemijos. Cheminės kinetika ir katalizės: Proc. už aukštųjų mokyklų; KS Krasnovas, NK Žvirbliniai I. N. Godnev et al., -3 red. Kun - M:. Didesnis. WK, 2001. - 319.. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin D. esme fizikos. Susipažinkite: Dėl universitetuose. 5 m. T.III. Elektros energijos. - 4. ED, stereotipai .. - M: FIZMATLIT;. Leidykla MIPT, 2004. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. TAGER A.A. fizikinė chemija polimerų. - M:. Chemija, Maskva, 1968. - 536 p.
7. Vetter K. elektrocheminiai kinetika, Išvertus iš vokiečių kalbos su autoriumi pakeitimų Rusijos leidimas, redagavo Corr. TSRS mokslų akademijos prof. Kolotyrkin YM - M:. Chemija, Maskva, 1967. - 856 p.
8. P. Atkins fizikinė chemija. 2 v. T. I., išvertus iš anglų kalbos į chemijos mokslų Butin KP gydytojas - M:. Pasaulis, Maskva, 1980. - 580 p.