Korisni rad za topli topli račun

Dio 1. Neki pojmovi i definicije.

Elektromotorne sile (EMF) je sastavni spoljne sile polja dio čine strujni izvor ... spoljne sile djeluju u galvansko ćelijama na granicama između elektrolita i elektroda. Oni također rade na granici između dva različita metala i odrediti kontakt potencijalna razlika therebetween [5, str. 193, 191]. Iznos skače potencijale na svim površinama sekciji kruga jednak je razlika potencijala između provodnika, nalazi na krajevima lanca, i naziva se elektromotorna sila EMF dirigent kolo ... lanac se sastoji samo od provodnika prve vrste je jednak potencijal skok između prve i posljednje dirigent u direktnom njih (Volta zakon) kontakt ... Ako je spoj pravilno otvoren, EMF ovo kolo je nula. Da biste ispravili dirigent otvorenog kola, koji uključuje najmanje jedan elektrolit, važeći zakon volti ... Očito, samo dirigent spoj sadrži najmanje jedan dirigent druge vrste su elektrokemijske ćelije (ili lanaca elektrohemijski elemenata) [1, str. 490-491].

Polyelectrolytes su polimeri u stanju disosuju u jona u rastvoru, tako da u istom makromolekule, veliki broj ponavljaju optužbe ... umrežena polyelectrolytes (jonoizmenjivača, ion-izmjenjivačke smole) ne rastvara, samo nabubri, zadržavajući mogućnost da se distancira [6, str. 320-321]. Polyelectrolytes ograditi u negativno napunjena macroion i H + ioni nazivaju polyacids i disocira pozitivno naelektrisanih jona i OH- macroion zove poliosnovaniyami.

Donnan ravnoteže potencijal je potencijal razlika koja se javlja na granici faza između dva elektrolita ako to ograničenje ne propušta sve ione. Nepropusnost ograničenja za neke iona može biti uzrokovana, na primjer, prisustvo membrane s vrlo uske pore koje su neprohodni za čestice iznad određene veličine. Selektivna propusnost interfejsa javlja i ako postoje ioni tako snažno vezan za jednu od faza koje ga ostaviti generalno ne mogu. Upravo tako se ponašaju jonske jonoizmenjivačke smole, ili jonoizmenjivačke grupa fiksni homopolarne obveznica u molekularne rešetke ili matrica. Rješenje, budući da unutar tih matrica oblika zajedno s njim samo jednoj fazi; rješenje, nalazi izvan, - drugi [7. 77].

Električni dvostruki sloj (EDL) se javlja na granici od dvije faze set suprotno naboja odlaže na određenoj udaljenosti jedni od drugih [7. 96].

Peltier izvrši ove izolacije ili apsorpciju topline u kontakt dva različita provodnika u zavisnosti od smjera električne struje koja teče kroz kontakt [2, str. 552].

Dio 2: Korištenje topline medij u elektrolizom vode.

Razmotrimo mehanizam nastanka kruga elektrohemijskih ćelije (u daljnjem tekstu element), koji je prikazan shematski na slici. 1, više EMF zbog razlike potencijala interni kontakt (PKK) i efekat Donnan (kratak opis suštine efekta Donnan, interni PKK i povezane Peltier topline dat je u trećem dijelu članka).

Sl. 1. Šematski prikaz elektrokemijske ćelije: 1 - katode je kontaktirao sa rješenje od 3, elektrokemijske reakcije redukcije elektrolita kacija javljaju na njegovoj površini, napravljena od hemijski inertan jako dopirani n-poluvodiča. Dio katode spajanja na vanjski izvor napona, metalizirana; 2 - anoda je kontaktirao sa rješenje od 4, na površini od njih dođe do elektrokemijske oksidacije reakcije elektrolita aniona, izrađena od kemijski inertnog jako dopirani p-poluvodiča. Dio anoda spajanja na vanjski izvor napona, metalizirana; 3 - katodni prostor, polielektrolita rješenje, disosuju u vodi na macroion R- negativno napunjena i pozitivno nabijene counterions mali K + (u ovom primjer je jona vodonika H +); 4 - anoda pregrade polielektrolita rješenje u vodi disosuju u pozitivno nabijene macroion R + i negativno naplaćuje counterions mali A- (u ovom primjeru to hidroksid iona OH-); 5 - membrane (dijafragme), ne propušta makromolekula (macroion) polyelectrolytes, ali potpuno propušta male counterions K +, A i molekule vode zajednički prostor 3 i 4; Evnesh - vanjski izvor napona.

EMF by Donnan efekt

Zbog jasnoće, elektrolita katode prostora (. 3, Slika 1) je izabran vodeni polyacid rješenje (R-H +), elektrolita i anode odjeljka (4, slika 1.) - vodeni poliosnovaniya (R + OH-). Kao rezultat disocijacije polyacids u katode pregradu, blizu površine katode (1, sl. 1), postoji povećana koncentracija H + iona. Pozitivan naboj koji se pojavljuju u blizini površine katode nije nadoknađena negativno napunjena macroions R-, jer oni ne mogu doći blizu površine katode zbog svoje veličine i prisustvo pozitivno nabijene jonska atmosfera (za detalje vidjeti. Opis Donnan efekt u Aneksu №1 trećeg dijela članka). Dakle, granični sloj otopine direktno u kontaktu sa površinom katode ima pozitivan naboj. Kao rezultat toga, elektrostatički indukcija na površini katode, graniče s rješenjem, postoji negativna zadužen za provođenje elektrona. Ie na granici između površine katode i DES rješenje javlja. Polje DES gura elektrone iz katode - na rješenje.

Isto tako, na anoda (2, sl. 1), granični sloj rješenja u anode odjeljka (4, sl. 1) direktno u kontaktu sa površinom anoda ima negativni naboj, a na površini anode, graniče s rješenjem, ima pozitivan naboj. Ie na granici između površine anode i rješenje također javlja DES. Polje DES gura elektrone iz rješenje - anoda.

Tako, na polju DES na interfejsa katode i anode s rješenjem, uz podršku termalni rješenje ion difuzije, su dva interna izvor EMF, djelujući u dogovoru s vanjskim izvorom, i.e., gurajući negativne optužbe u petlji na satu.

Disocijacija poliosnovaniya polyacids i izaziva termalna difuzija kroz membranu (5, slika 1) H + iona iz katodne prostora -. Do anode, i OH- iona od anode pregrade - katode. Macroion R + i R-polyelectrolytes ne može ići kroz membranu, tako da iz katode prostora postoji višak negativnog naboja, a iz anodnog prostora - višak pozitivan naboj, i.e., postoji još jedan DPP zbog efekta Donnan. Dakle, membrana se javlja i unutar EMF, djelujući u dogovoru s vanjskim izvorom topline difuzije i održava rješenje jona.

U našem primjeru, napon kroz membranu može dostići 0,83 volti, kao to odgovara promjene u potencijal standardne vodikove elektrode od - 0,83-0 volti na prijelazu iz alkalnoj sredini u anoda pregrade za katode odeljak kiselu sredinu. Za detalje, pogledajte. U Dodatku №1 trećeg dijela članka.

EMF PKK iznutra

Element EMF Javlja se, uključujući i one u kontaktu poluvodiča anode i katode njihovim metalnih dijelova koji služe za povezivanje vanjski izvor napona. EMF zbog internih PKK. Interna IF ne stvara, za razliku od vanjskog polja u prostoru oko kontakt provodnici, i.e. To ne utječe na kretanje naelektrisanih čestica izvan provodnika. Izgradnja n-poluvodiča / metal / p-poluvodiča je dovoljno poznata i koristi se, na primjer, termoelektrični Peltier modul. Magnituda EMF takvu strukturu na sobnoj temperaturi može dostići vrijednosti reda 0,4-0,6 V [5, str. 459; 2, str. 552]. Polja u kontaktu su usmjereni na takav način da oni gurnuti elektroni kazaljke na satu u petlji, i.e. čin u dogovoru sa vanjskog izvora. Elektroni podići nivo energije srednje apsorbuje toplotu Peltier.

Interna IF proizlaze zbog difuzije elektrona u kontaktu područja elektroda i rješenje, naprotiv, gura elektrone u smjeru kazaljke na satu u petlji. Ie kretanje elektrona u elementu kazaljke na satu u tim kontaktima mora biti izdvojeno Peltier topline. već zato što transfer elektrona iz katode u rastvor i rješenja u anoda je nužno u pratnji endothermic reakcije stvaraju vodik i kisik, vrelina Peltier nije pušten u medij, i da se smanji endothermic efekt, i.e. kao što su "konzervirani" u entalpija stvaranja vodika i kisika. Za detalje, pogledajte. U Dodatku №2 trećem dijelu članka.

nosioci (elektroni i ioni) kreću u Element kruga nije zatvorena staza, bez naknade u elementu ne kreće u zatvorenom krugu. Svaki elektron anoda dobijene iz rastvora (u toku oksidacije OH- iona na molekule kisika), i prošli kroz vanjski krug na katode, je isparljivih zajedno sa vodika molekule (u procesu oporavka iona H +). Slično jona OH- i H + se ne kreću u zatvorenom krugu, ali samo na odgovarajuće elektrode, a zatim isparava u obliku molekularnog vodika i kisika. Ie i jona i elektrona kreće u svom okruženju u ubrzavanju oblasti DES, i na kraju puta, kada dođu do površine elektrode se kombiniraju u molekulu, pretvaranje cijele uskladištene energije - energija kemijske obveznica, i iz petlje!

Svi interne izvore EMF Element, smanjiti troškove vanjski izvor za elektrolizu vode. Dakle, toplina ambijenta elementi za apsorpciju tokom njegovog rada za održavanje difuzije DES, je smanjiti troškove vanjskog izvora, i.e., To povećava efikasnost elektrolize.

Elektroliza vode bez ikakvog vanjskog izvora.

U razmatranju procesa koji se odvijaju u elementu je prikazano na slici. 1, vanjski izvor parametri nisu uzeti u obzir. Pretpostavimo da je unutrašnji otpor je jednak RD i napon od 0. Evnesh elektrode element su u kratkom spoju na pasivni opterećenje (vidi sl. 5). U ovom slučaju, pravac i veličina DES polja koje nastaju na granici u elementima ostaju isti.

Sl. 5. Umjesto Evnesh (Sl. 1) uključujući pasivne opterećenja RL.

Odrediti uvjete spontanih struje u ovom elementu. Mijenjanje Gibbs potencijal, prema formuli (1) Aneksa №1 trećeg dijela teksta:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

Ako je P> Δ H + Q mod mod = 284,5-47,2 = 237,3 (kJ / mol) = 1.23 (eV / molekula)

je Δ G arr <0 i spontani proces je moguće.

Mi ćemo dalje smatramo da reakcija elementa vodika generacija se javlja u kiseloj sredini (elektrodni potencijal od 0 volti), i kiseonik u alkalnom (elektrodni potencijal od 0,4 volti). Takvih potencijala elektroda pruža membrana (5, sl. 5), napon na koji to treba da bude 0,83 volti. Ie energija potrebna za formiranje vodika i kisika se smanjuje za 0,83 (eV / molekula). Zatim stanje mogućnost spontanog procesa će:

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

Smatramo da energetska barijera vodonika i kiseonika molekule izbjeći i bez upotrebe vanjski izvor napona. Ie čak i pri n = 0,4 (eV / molekula), i.e. kada unutrašnje elektrode HPDC 0,4 volti, element će biti u stanju dinamičke ravnoteže, i bilo (čak i mali) promjena uvjeta ravnoteža će dovesti do struje u krug.

Još jedna prepreka do reakcije na elektrodama je energija aktivacije, ali je ispao od efekta tunela, koje nastaju zbog malenkost jaza između elektroda i rješenje [7, str. 147-149].

Tako je, na osnovu energije razmatranja, zaključili smo da je spontano struja u element prikazan na slici. 5, to je moguće. Ali ono što fizičkih razloga može uzrokovati ovaj trenutni? Ovi razlozi su navedeni ispod:

1. vjerojatnost prelaska elektrona iz katode u rastvor veći od vjerojatnost prelaska iz anode u rješenje, jer n-poluvodiča katoda ima puno slobodnog elektrona s visokom razinom energije, a p-poluvodiča anoda - samo "rupe", a te "rupe" su na nivou energije ispod katode elektroni;

2. membrana je podržan u katode prostoru kiselu sredinu, au anode - alkalna. U slučaju inertnog elektroda, to dovodi do toga da katode elektrodni potencijal postaje veći od anode. Shodno tome, elektroni mora ići kroz vanjski krug od anode do katode;

3. površina zadužen za polielektrolita rješenja koje nastaju zbog efekta Donnan, stvara na elektroda / rješenje polje tako da je polje na katodi promovira prinos elektron iz katode u rješenje, i na terenu na anoda - ulazak elektrona u anoda iz rastvora;

4. balans naprijed i nazad reakcije na elektrodama (razmjena struje) usmjeren ka H + jona direktne reakcije redukcije na katode i oksidaciju OH- iona na anoda, jer oni su u pratnji formiranje plina (H2 i O2) u stanju lako napuštanja reakcije zone (Le Chatelierov princip).

Eksperimenata.

Za kvantitativnu procjenu napon preko opterećenje za efekat Donnan, eksperiment je izveden u kojoj katode Element se sastoji od aktivnog ugljena sa vanjskim grafita elektroda i anode - mješavinu aktivnog ugljena i anion smole AB-17-8 sa vanjskim grafit elektrode. Elektrolitom - vodenom NaOH, anode i katode prostori su odvojeni sintetički filca. Na otvorenim vanjski elektroda ovog elementa je imao napon od oko 50 mV. Kada je povezan sa elementom vanjskog opterećenja 10 oma fiksno struja oko 500 mikroampera. Kada temperatura raste ambijentalna od 20 do 30 0C napona na eksternom elektrodom povećan na 54 mV. Povećanje napona na temperaturi okoline potvrđuje da je izvor EMS je difuzija, i.e. termalni kretanja čestica.

Za kvantitativnu procjenu napona na teret iz unutrašnjeg HPDC metal / poluvodiča Ogled je izveden u kojoj katode ćelija se sastoji od sintetičkih grafitnim prahom sa spoljnim grafita elektroda i anode - prah od borov karbid (B4C, p-Semiconductor) sa vanjskim grafit elektrode. Elektrolitom - vodenom NaOH, anode i katode prostori su odvojeni sintetički filca. Na otvorenim vanjski elektrode napona element je bio oko 150 mV. Pri povezivanju vanjskog opterećenja na element 50 kOhm napon pao na 35 mV., Takav snažan pad napona zbog niske unutrašnje bor karbida i, kao rezultat toga, visoki unutrašnji otpor Element. Istraga napon u odnosu na temperaturi element takvih struktura nije izvršena. To je zbog činjenice da je, za poluvodiča, ovisno o kemijskom sastavu, stupanj dopinga i druge imovine, promjena temperature na različite načine mogu uticati Fermi nivou. Ie temperatura efekat na EMF Element (povećanje ili smanjenje), u ovom slučaju ovisi o materijalima koji se koriste, tako da ovo nije indikativno eksperiment.

U ovom trenutku to je nastavio još jedan eksperiment u kojem ćeliji katode je napravljen od mješavine aktivnog ugljena u prahu i KU-2-8 sa vanjskim inox elektrode i anoda od mešavine aktivnog ugljena u prahu i anion smole AB-17-8 na eksternom elektrodom od nehrđajućeg čelika. Elektrolita - vodenoj otopini NaCl, anode i katode prostori su odvojeni sintetičkih osjetio. Vanjski elektrode ovog elementa na oktobar 2011. godine su u mogućnosti da kratkog spoja pasivni ampermetar. Struje koja pokazuje ampermetar, jedan dan nakon što je pak, pala za 1 mA - do 100 MKA (koji je navodno zbog polarizacije elektroda), i od tada više od godinu dana ne mijenja.

U praktičnom eksperimentima gore opisane u vezi sa materijalima nepristupačnosti dobivenim rezultatima efikasnije znatno niže nego teoretski moguće. Osim toga, imajte na umu da dio ukupne unutrašnje EMS Element uvijek troši za održavanje reakcija elektrode (proizvodnja vodika i kisika), a ne može se mjeriti u vanjski krug.

Zaključak.

Sumirajući, možemo zaključiti da je priroda nam omogućava da pretvoriti toplotne energije u korisnu energiju ili rad, dok koristite kao "grijalica" okruženje i nemati "hladnjak". Tako Donnan efekt i interne IF pretvara toplinske energije od nabijene čestice u električnom energijom polje DEL kao endotermičkih reakcija topline pretvara u hemijsku energiju.

Smatra kontakt element troši toplinu iz srednje i vode, a izdvaja električne energije, vodik i kisik! Osim toga, proces potrošnje energije i korištenje vodika kao goriva, a voda vraća natrag u toplinu medij!

Dio 3 Aneksa.

Ovaj dio se dalje raspravlja Donnan ravnoteže efekt, na spoju unutarnjeg HPDC metal / poluvodiča i Peltier topline na redoks reakcije i potencijala elektrode u elementu.

Donnan potencijal (Prilog №1)

Razmotrimo mehanizam nastanka Donnan potencijal za polielektrolita. Nakon disocijacija polielektrolita counterions započeti svoj mali, difuzijom, ostavljajući volumen zauzima makromolekula. Smjera širenja counterions male zapremine polielektrolita makromolekula u otapalo je zbog povećane koncentracije u veći dio makromolekule u odnosu na ostatak rješenja. Nadalje, ako se, na primjer, male counterions negativno napunjena, to rezultira da se unutrašnja dio makromolekule su pozitivno naplaćuje, a rješenje je neposredno uz jačinu makromolekule - negativan. Ie oko pozitivno nabijene zapremine macroion, postoji neka vrsta "ion atmosphere" malih kontra-jona - negativno napunjena. Prestanak rasta jonske atmosferu zadužen nastaje kada elektrostatičkog polja između ion volumena macroion atmosferu i ravnoteže termičke difuzije malih counterions. Rezultirajući ravnoteža potencijal razlika između atmosfere i jonske macroions je Donnan potencijal. Donnan potencijal također naziva membranskog potencijala, jer Slična situacija se javlja na polupropusnu membranu, na primjer, kada se odvaja rješenje elektrolit koji ima ione od dvije vrste - sposoban i nije u stanju da prolazi preko njih čistog otapala.

Donnan potencijal može se smatrati kao ograničavajući slučaj potencijalnih difuzije, kada je mobilnost jedan od iona (u ovom slučaju macroion) je nula. Onda, prema [1, str. 535], uzimajući zadužen kontra jednak jednoj:

E d = (RT / F) Ln ( A1 / A2), gdje

Ed - Donnan potencijala;

R - univerzalna gasna konstanta;

T - termodinamička temperatura;

F - Faraday konstanta;

A1, A2 - kontra-aktivnost u fazama kontakt.

U ovom člana, pri čemu membrana odvaja poliosnovaniya rješenja (pH = Lg a 1 = 14) i polyacid (pH = Lg a 2 = 0), Donnan potencijala kroz membranu na sobnoj temperaturi (T = 300 0 K) će biti:

E d = (RT / F) (Lg a 1 - Lg a 2) ln (10) = (8.3 * 300/96500) * (14-0) * ln (10) = 0,83 Volti

Donnan potencijalna povećanja u direktnoj proporciji sa temperature. Za širenje elektrohemijskih ćelije Peltier topline je jedini izvor za proizvodnju korisnog rada, to je ne čudi da takvi elementi EMF povećava s porastom temperature. U difuzija ćelije za proizvodnju rada, Peltier toplota se uvijek uzima iz okoline. Kada struja teče kroz EDL formirana Donnan efekt, u smjeru poklapa sa pozitivnom smjeru polja DES (i.e., kada oblasti DES vrši pozitivan rad), toplota se apsorbira iz okoline za proizvodnju ovog rada.

Ali element difuzija je kontinuiran i jednosmjerni promjene koncentracije iona, što u konačnici dovodi do izjednačavanja koncentracije i zaustavljanje režirao difuzija, za razliku od ravnoteže Donnan, pri čemu, u slučaju curenja quasistatic struje koncentracije jona, jednom nakon što postigne određenu vrijednost, ostaje nepromijenjena .

Sl. 2 prikazuje dijagram redoks potencijala reakcije vodika i kisika kada se mijenja kiselost rastvora. Grafikon pokazuje da je elektroda potencijal kisika formiranja reakciju u odsustvu OH- iona (1.23 volti u kiseloj sredini) se razlikuje od istog potencijala na visokoj koncentraciji (0,4 volti u alkalnoj sredini) na 0,83 volti. Slično tome, elektrodni potencijal reakcije vodika formiraju u odsustvu H + (-0.83 volti u alkalnoj sredini) se razlikuje od istog potencijala na visokoj koncentraciji (0 V u kiseloj srednja), i na 0.83 volti [4. 66-67]. Ie Evidentno je da 0,83 volti je potrebno kako bi dobili visoke koncentracije vode u odgovarajućim jona. To znači da je 0,83 volti je potreban za masovno neutralnih disocijacije molekula vode u H + i OH- iona. Stoga, ako je podržan membrana u našem Element katode prostor kiseli medij i u alkalnom anodnog, napon može dostići svoj DEL 0,83 volti, što je dobro se slažu s teorijskim proračunima ranije predstavljen. Ovaj napon pruža visoku provodljivost prostor DES membranu voda disocijacija u ione unutar njega.

Sl. 2. Dijagram redoks reakcija potencijala

razgradnje vode, i H + ione i OH- na vodonik i kiseonik.

IF i Peltier topline (Prilog №2)

"Uzrok efekta Peltier je da je prosječna energija naboja (za određenosti elektrona) koji su uključeni u električne provodljivosti u raznim vodičima različitih ... U tranziciji iz jednog provodnika u drugu elektron ili prenositi višak električne mreže ili dopuniti nedostatak energije svom trošku (ovisno o smjeru struje).

Sl. 3. Peltier efekt na kontakt metala i poluvodiča n-: ԐF - Fermi nivou; ԐC - dno sprovođenje bend poluvodiča; ԐV - valence band; I - pozitivnom smjeru struja; krugovima sa strelice prikazan shematski elektrona.

U prvom slučaju u kontakt je pušten, a drugi - tzv apsorbira .. Peltier topline. Na primjer, na kontakt poluvodiča - metal (Slika 3) energija elektrona koji prolaze iz n-tipa poluvodiča do metala (lijevo dodir) znatno je veći od energije ԐF Fermi. Dakle, oni krše termalne ravnoteže u metalu. Ravnoteža se vraća kao rezultat sudara, u kojem thermalized elektroni, dajući višak energije kristalne. mrežu. Poluvodiča metal (desno dodir) može proći samo najenergičniji elektrona, tako da elektronski gas u metal ohladi. Na obnovu distribucije ravnoteže oscilacija potrošene energije rešetke "[2, str. 552].

Da biste kontaktirali situacija metal / p-poluvodiča je sličan. jer p-provodljivost poluvodiča rupe daje svoje valentne bend koji je ispod nivoa Fermi, a zatim će se kontakt hladiti, u kojem elektroni teku iz p-poluvodiča u metal. Peltier toplotu koja se oslobađa ili apsorbira u kontakt dva provodnika, zbog proizvodnje negativnih ili pozitivnih unutrašnjeg IF.

Uključeno u kontaktu prazninu lijevo (sl. 3), na kojoj je Peltier raspodjelu topline, elektrolitičkih ćelija, na primjer, vodeni NaOH (slika 4) i metalnim poluvodiča n-neka to bude hemijski inertan.

Sl. 4. lijevo kontakt n-poluvodiča, a metal je otvoren i stavljen u jaz elektrolita rješenja. Oznake su isti kao na slici. 3.

Jer, kada struja teče «I», poluvodiča n-elektrona u veću energetsku doći rješenje nego izlazi iz rješenja u metal, ovaj višak energije (toplote Peltier) mora stajati u ćeliji.

Struje kroz ćeliju može biti samo slučaj curenja njemu elektrokemijske reakcije. Ako je egzotermna reakcija u ćeliji, Peltier toplota se oslobađa u ćeliji, kao više ona nema gde da ode. Ako je reakcija u ćeliji - endothermic, Peltier toplota je u potpunosti ili djelomično nadoknaditi endothermic efekta, odnosno, da se formira proizvod reakcije. U ovom primjeru, ukupan Reaktionsküvette: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endothermic, tako da je toplote (energije) u Peltier je stvaranje molekula i H2 O2, se formiraju na elektrodama. Dakle, dobijamo da je toplota Peltier izabran u srednje u desnu n-kontakt poluvodiča / metal nije pušten natrag u okolinu, i čuvaju u obliku kemijske energije vodika i kisika molekula. Očigledno je da je rad izvor vanjski napon troši za elektrolizu vode, u ovom slučaju će biti manja nego u slučaju identične elektrode, izaziva nema pojave efekta Peltier ..

Bez obzira na svojstva elektroda, sama elektrolitske ćelije može apsorbirati ili stvaraju toplotu kada prolazi kroz Peltier struja uz nju. Kvazi-statički uvjetima, potencijal promjene Gibbs ćelija [4, str. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, gdje

Δ H - entalpija promjena ćelije;

T - termodinamička temperatura;

Δ S - promjena entropija ćelije;

Q = - T Δ S - toplote Peltier ćelije.

Za vodik-kisik elektrokemijske ćelije na T = 298 (K), promjene u entalpija ΔHpr = - 284.5 (kJ / mol) [8, str. 120], promjena u Gibbs potencijal [4. a. 60]:

ΔGpr = - ZFE = 2 * 96485 * 1.23 = - 237,3 (kJ / mol), gdje

z - broj elektrona po molekula;

F - Faraday konstanta;

E - EMF ćelije.

stoga

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

tj vodik-kisik elektrokemijske ćelije stvara toplotu u Peltier okruženju, uz poboljšanje svoje entropija i spuštanje njenih. Zatim, u suprotni proces, elektrolizom vode, što je slučaj u našem primjeru, Peltier topline Q mod = - Q ave = - 47.3 (kJ / mol) elektrolita će se apsorbira iz okoline.

Označavaju P - Peltier topline iz životne sredine u pravom n-kontakt poluvodiča / metal. Vrućina P> 0 mora stajati u ćeliji, ali zato razlaganje vode u ćeliji endotermičkih reakcije (Δ H> 0), Peltier topline P je da nadoknadi za termičku efekt reakcije:

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

Mod Q ovisi samo o sastavu elektrolita, jer To je karakteristika elektrolitske ćelije inertnim elektrode, a n zavisi samo elektrode materijala.

Jednadžba (1) pokazuje da je toplote Peltier P i Peltier zagrijati mod Q, su proizvodnja koristan rad. Ie Peltier topline oduzeta od srednje smanjuje troškove vanjski izvor napajanja potrebna za elektrolizu. Situacija u kojoj vrućina medij je izvor energije za proizvodnju korisnog rada, je karakteristično za difuzije, kao i za mnoge elektrokemijske ćelije, primjeri takvih elemenata prikazani su u [3, str. 248-249].

reference

1. Gerasimov Ya. I. naravno fizičke hemije. Vodič: Za univerziteta. V 2 t. T.II. - 2. izd .. - M:. Chemistry, Moskva, 1973. - 624 str.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier efekt. // Fizička enciklopedija. U 5 m. T. III. Magneto - Poynting teorem. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. računati. DM Aleksejev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov i drugi - M:.. Veliki ruski Encyclopedia, 1992. - 672 str. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS fizičku hemiju. U 2 knjige. Vol. 1. Struktura materije. Termodinamike: Proc. za srednje škole; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev -. 3. izd .. - M:. Više. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS fizičku hemiju. U 2 knjige. Vol. 2. Elektrohemija. Hemijske kinetike i katalize: Proc. za srednje škole; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M:. Više. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV opšti kurs fizike. Vodič: Za univerziteta. U 5 m. T.III. Električne energije. - 4. izd, stereotipi .. - M: FIZMATLIT;. Izdavačka kuća od MIPT, 2004. - 656 str. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. Fizička hemija polimera. - M:. Chemistry, Moskva, 1968. - 536 str.
7. Vetter K. Elektrohemijski kinetiku, prevedeno s njemačkog jezika sa izmjenama i dopunama autora ruskom izdanju, uredio Corr. SSSR Academy of Sciences prof. Kolotyrkin YM - M:. Chemistry, Moskva, 1967. - 856 str.
8. P. Atkins fizičku hemiju. U 2 v. T.I., prevedeno na engleskom jeziku doktor hemijskih nauka Butin KP - M:. Mir, Moskva, 1980. - 580 str.