Korisno Rad od vrućine okoliša

Dio 1. Neki pojmovi i definicije.

Elektromotornih sila (EMS) je sastavni dio vanjske sile polje sadrži strujni izvor ... vanjske sile u galvansko stanice na granici između elektrolita i elektroda. Oni također djeluju na granici između dvaju različitih metala i odrediti razliku kontaktnog potencijala između njih [5, str. 193, 191]. Iznos skokovima potencijala na svim površinama sekciji kruga jednak je razlika potencijala između vodiča, koji se nalazi na krajevima lanca, a zove se elektromotorna sila EMF vodič krug ... lanac se sastoji samo od vodiča prve vrste jednaka potencijalnom skok između prvog i posljednjeg vodiča u izravnom kontaktu ih (Volta zakon) ... ako je krug pravilno otvoren, EMF ovaj sklop je nula. Ispraviti otvorenog kruga vodiča, koji uključuje najmanje jedan elektrolit, koji se primjenjuju zakon V ... Očito, samo vodič sklop koji sadrži barem jedan vodič za druge vrste su elektrokemijski stanice (ili elektrokemijskim lanci elementi) [1, str. 490-491].

Polielektrolita su polimeri mogu odvojiti u iona u otopini, tako da se u istom makromolekule, veliki broj ponavljajućih troškove ... umrežene polielektrolita (ionske izmjenjivače, iono-izmjenjivačka smola) ne otapaju samo bubre, zadržavajući sposobnost disocira [6, str. 320-321]. Polielektrolita disocira u negativno nabijeni macroion i H + iona, a nazivaju se polikiseline disocira u pozitivno nabijenih iona i OH- macroion nazivaju poliosnovaniyami.

Donnan ravnoteže potencijal je potencijal razlika koja se javlja na granici faza između dva elektrolita, ako to ograničenje nije propusna za sve ione. Nepropusnosti granice za nekih iona može uzrokovati, na primjer, prisutnost membrane s vrlo uskim porama koje su neprohodne za čestice iznad određene veličine. Selektivno propusnost sučelja događa i ako je bilo ioni tako snažno vezan za jednu od faza koje ga ostavljaju uglavnom ne mogu. Upravo ponašaju ionske smole za izmjenu iona, ili ionsko-izmjenjivačka skupina fiksne jednopolarni vezu u molekularnom rešetkom ili matrici. Otopina, kao u takvim matricama oblicima zajedno s njom jedan faza; Otopina, koja se nalazi izvana, - drugi [7. 77].

Električni dvostruki sloj (EDL) se javlja na dodirnoj površini dviju faza postavljene na suprotno nabijenih slojeva smještenih na određenoj udaljenosti jedan od drugog [7. 96].

Peltier izvršilo ovo izolacije ili apsorpciju topline u dodiru dva vodiča koji ovisi o smjeru električne struje koja teče kroz kontakt [2, str. 552].

Dio 2: Korištenje medija za prijenos topline u elektrolizom vode.

Obzir mehanizma nastanka kruga elektrokemijske ćelije (u daljnjem tekstu) elemenata shematski prikazan na slici. 1, više EMF zbog razlika potencijala unutarnje kontakt (PKK) i učinak Donnan (kratak opis suštine Donnan učinak, unutarnji PKK i povezane Peltier toplina je u trećem dijelu članka).

Sl. 1. Shematski prikaz elektrokemijskoj ćeliji: 1 - katoda je u kontakt s otopinom 3, elektrokemijska redukcija reakciju elektrolita kationa javljaju na svojoj površini, načinjena od kemijski inertan jako dopiranih n-poluvodiča. Dio katode ga povezuje s vanjskim izvorom napona, metalizirani; 2 - je anoda u kontakt s otopinom 4 na površini javljaju elektrokemijske oksidacije reakciju aniona elektrolita, izrađene od inertnog kemijski jako dopiranih p-poluvodiča. Dio anode ga povezuje s vanjskim izvorom napona, metalizirani; 3 - katoda prostor, polielektrolit otopine, odvajanja u vodi pri macroion R- i negativno nabijeni protuioni pozitivno nabijene mali K + (u ovom primjeru je vodik ion H +); 4 - anodni odjeljak polielektrolita otopina u vodi disociraju u R pozitivno nabijene macroion + i negativno nabijeni protuioni mala A- (u ovom primjeru je hidroksid ioni OH-); 5 - membrana (dijafragma), nepropustan za makromolekule (macroion) polielektrolita, ali potpuno propustan za male suprotnog naboja K +, i A- molekula vode dijeli prostor 3 i 4; Evnesh - vanjski izvor napona.

eMF po Donnan učinkom

Radi jasnoće, elektrolit od katode prostora (. 3, Slika 1) izabran vodena otopina polikiselinom (R-H +), elektrolita i anodni odjeljak (4, slika 1.) - Vodeni poliosnovaniya (R + OH-). Kao rezultat disocijacije polikiseline u katodnog odjeljka, u blizini površine katode (1, sl. 1), postoji povećana koncentracija H + iona. Pozitivan naboj se pojavljuju u blizini površine katode ne kompenzira negativno nabijene macroions D-, jer oni ne mogu doći blizu površini katode zbog svoje veličine i prisutnosti pozitivno nabijenog ionske atmosfere (za detalje vidi. Opis Donnan učinak u Dodatku №1 trećeg dijela članka). Dakle, granični sloj otopine direktno u kontaktu s površinom katode ima pozitivan naboj. Kao rezultat toga, elektrostatičko indukcija na površini katode, u dodiru s otopinom, tu je negativni naboj od provođenja elektrona. tj na sučelju između katode površine i DES rješenje događa. Područje DES gura elektrone iz katode - na rješenje.

Slično tome, na anodi (2, sl. 1.), graničnog sloja otopine u anodnog odjeljka (4, sl. 1.), direktno u kontaktu s površinom anoda ima negativan naboj, i na površini anode, u dodiru s otopinom postoji pozitivan naboj. tj na sučelju između anode površine i rješenja također pojavljuje DES. Područje DES gura elektrone iz otopine - anodom.

Dakle, područje DES na sučelja katode i anode s rješenja, podržava toplinska rješenje ion difuzija, dva su unutarnji izvor EMF, djelujući zajednički s vanjskog izvora, tj, pritom negativne naboje petlje smjeru.

Disocijacije poliosnovaniya polikiseline te također izaziva termičku difuziju kroz membranu (5, slika 1) H + iona iz katodnog prostora -. Na anodi, OH- iona iz anodnog odjeljka - katode. Macroion R + R-i polielektrolita ne mogu kretati kroz membranu, tako da se od katode prostora postoji višak negativni naboj, a od anodne prostora - višak pozitivnog naboja, tj postoji još jedan DPP zbog Donnan učinak. Tako, membrana se također pojavljuje u EMF, djelujući u vanjski izvor topline difuzije i održava otopine iona.

U našem primjeru, napon kroz membranu može doći do 0.83 volti, što je to odgovara promjeni potencijala standardnog vodikovog elektrode od - 0,83 do 0 volti, na prijelazu iz alkalnom mediju na anodni odjeljak katoda odjeljka kiselom mediju. Za detalje, pogledajte. U Prilogu №1 trećeg dijela članka.

eMF PKK iznutra

Element EMF To se događa, uključujući i kontakt poluvodiča anode i katode njihovim metalnih dijelova koji služe za povezivanje vanjskog izvora napona. To eMF zbog internih PKK. Unutarnja AKO ne stvara, za razliku od vanjskog polja u prostoru koji okružuje kontakt vodiča, tj To ne utječe na gibanje nabijene čestice izvan vodiča. Konstrukcija n-poluvodički / metal / p-poluvodič dovoljno je poznata i koristi se, na primjer, ima termoelektrični Peltier modul. Magnituda EMF takva konstrukcija kod sobne temperature mogu postići vrijednosti reda od 0,4 - 0,6 Volta [5, str. 459; 2, str. 552]. Polja u kontakata usmjerene na takav način da oni gurnuti elektrone suprotno od u petlji, tj čin u dogovoru s vanjskim izvorom. Elektroni podići razinu energije medija upija toplinu Peltier.

Unutarnja AKO proizlaze zbog difuzije elektrona u kontaktnim područjima elektroda i rješenja, naprotiv, gura elektrone u smjeru kazaljke na satu u petlji. tj gibanje elektrona u elementu smjeru suprotnom od kazaljke na tim kontaktima mora biti dodijeljene Peltier toplinu. no, budući da prijenos elektrona od katode u otopinu i otopine u anode nužno popraćeno endotermnim reakciji tvorbe vodik i kisik, toplina Peltier ne otpušta u medij, a da se smanji endotermni učinak, tj kao „konzerviran” u entalpija stvaranja vodika i kisika. Za detalje, pogledajte. U Prilogu №2 trećem dijelu članka.

nosača (elektrona i iona) kreće u krug elementa ne zatvorene staze, bez naboja u elementu ne kreće u zatvorenom krugu. Svaki elektrona anoda dobiven iz otopine (u tijeku oksidacije OH- iona u molekula kisika), te propusti kroz vanjski krug na katodu, hlapi zajedno s vodikovim molekula (u procesu oporavka iona H +). Slično iona OH- i H + ne kreću u zatvorenom krugu, ali samo u odgovarajući elektrode, a nakon toga upari se u obliku molekularnog vodika i kisika. tj i ioni i elektroni svaki pokretni u okruženju u ubrzanje području DES, a kraj puta, kada dođe do površine elektrode su spojeni u molekuli, pretvaranje cijeli pohranjene energije - energija kemijske veze, i iz petlje!

Sve internih izvora EMF Element, smanjiti troškove vanjski izvor vode elektrolizom. Dakle, toplina ambijenta upija elemenata tijekom svog rada za održavanje širenje DES, je smanjiti troškove vanjskog izvora, tj, To povećava učinkovitost elektrolize.

Elektrolize vode bez vanjskog izvora.

U razmatranju procesi javljaju u elementu koji je prikazan na slici. 1, vanjski parametri izvora ne uzimaju u obzir. Pretpostavimo da je unutarnji otpor jednak Rd i napon 0. To Evnesh Elementa elektrode spojen na pasivnu opterećenja (vidi Sl. 5). U tom slučaju, smjer i veličina DES polja nastalih na sučelju u elementima ostati isti.

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

Odrediti uvjete spontanog protoka struje u tom elementu. Mijenjanje Gibbs potencijal u skladu s formulom (1) Priloga №1 trećeg dijela članka:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

Ako P> Δ + H Q = mod mod 284,5-47,2 = 237,3 (kJ / mol) = 1,23 (eV / molekula)

Δ G arr <0 i spontano postupak je moguće.

Ćemo nadalje u obzir da reakcija elementi za proizvodnju vodika događa u kiselom mediju (elektrode potencijal 0 V), a kisik u alkalnom (elektrodnog potencijala 0,4 volti). Takvi elektrodni potencijal daje membranu (5, Sl. 5.), napon na kojem to treba biti 0,83 volti. tj energija potrebna za formiranje vodika i kisika smanjen 0.83 (eV / molekule). A uvjet za mogućnost spontanog procesa će:

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

Smatramo da se energija barijera od molekula vodika i kisika izbjeći i bez vanjskog izvora napona. tj čak i kod n = 0.4 (eV / molekula), tj Kada unutarnja elektroda HPDC 0,4 volti, element koji će biti u stanju dinamičke ravnoteže, i bilo (čak i mali) promjena uvjeta stanje će izazvati struje u strujnom krugu.

Još jedna prepreka reakcijama na elektrodama je energija aktivacije, ali je uklonjena djelovanjem tunela, koji proizlaze zbog malenošću jaz između elektroda i otopine [7, str. 147-149].

Dakle, na temelju energetskih razloga, možemo zaključiti da se spontani struje u element prikazan na slici. 5, to je moguće. No, ono što fizički razlozi mogu izazvati ovu struju? Ti razlozi su navedene u nastavku:

1. Vjerojatnost prijelaza elektrona iz katoda u otopinu veće od vjerojatnosti prijelaza iz anode u otopini od n-poluvodiča katode ima mnogo slobodnih elektrona s visokom razinom energije, i p-poluvodič anode - samo „rupa”, a ove „rupe” su na energetskoj razini ispod katode elektrona;

2. Membrana je podržana u prostoru katode kiselom okruženju, a anoda - alkalna. U slučaju inertne elektrode, to dovodi do činjenice da katode potencijal postaje veći od anode. Prema tome, elektroni mora kretati kroz vanjski krug od anode prema katodi;

3. Površinski naboj polielektrolita rješenja proizlaze zbog Donnan učinak stvara na elektroda / otopina području, tako da se polje u katode promiče prinos elektrona od katode u otopinu, a polja na anodu - ulaska elektrona u anode iz otopine;

4. ravnoteža naprijed i natrag reakcije na elektrodama (izmjenjivača struje) nužne H + iona direktnom reakcijom redukcije na katodu i oksidacija OH- iona, na anodu, budući su uz tvorbu plinova (H2 i O2) sposoban lako napuštanja reakcijske zone (le chatelierovo načelo).

Eksperimenti.

Za kvantitativnu procjenu od napona opterećenja uz Donnan učinak, eksperiment je izveden u kojem je katoda element se sastoji od aktivnog ugljena s vanjskom grafitne elektrode i anode - smjesom aktivnog ugljena i anionske smole AB-17-8 s vanjskim grafitne elektrode. Elektrolit - vodena otopina NaOH, anodnim i katodnim prostori su odvojeni sintetske filca. Na otvorenim vanjskim elektrodama tog elementa ima napon od oko 50 mV. Kada ste povezani s elementom vanjskog opterećenja 10 Ohm fiksne struje od oko 500 microamps. Kada je temperatura okoline se povećava od 20 do 30 0C napona na vanjskom elektrodom povećan do 54 mV. Povećava napon na sobnoj temperaturi potvrđuje da je izvor EMF difuzija, tj termički gibanje čestica.

Za kvantitativnu procjenu od napona opterećenja od unutarnje HPDC metal / poluvodičkog eksperiment je proveden u kojem je stanica katoda sastoji od sintetičkog grafitni prah s vanjskom grafitne elektrode i anode - praha bor karbida (b4c, p-poluvodiča) s vanjskom grafitne elektrode. Elektrolit - vodena otopina NaOH, anodnim i katodnim prostori su odvojeni sintetske filca. Na otvorenim vanjskim elektrodama od napona elementa je oko 150 mV. Prilikom spajanja vanjskog opterećenja na element 50 kOhm napon pao na 35 mV., Takav snažan pad napona zbog niske intrinzična bor karbida i, kao rezultat toga, visoki unutarnji element otpora. Istraživanje napona u odnosu na temperaturi element takve strukture se ne provodi. To je zbog činjenice da je, za poluvodiča, ovisno o kemijskom sastavu, stupanj dopinga i ostalih svojstava, promjena temperatura na različite načine mogu utjecati na njegovu Fermi razinu. tj Učinak temperature na EMF Element (povećanje ili smanjenje), u ovom slučaju ovisi o upotrijebljenih materijala, tako da to nije indikativno eksperiment.

U ovom trenutku je nastavljeno dodatni eksperiment u kojem stanice katoda je napravljen od smjese aktiviranog ugljičnog praha i KU-2-8 s vanjskim nehrđajućeg čelika elektrode i anode iz smjese aktivnog ugljena u prahu i anionske smole AB-17-8 do vanjske elektrode iz od nehrđajućeg čelika. Elektrolit - vodena otopina natrijevog klorida, anode i katode prostori razdvojene sintetski osjetila. Vanjski elektrode ovog elementa sa listopadu 2011. godine su u stanju kratkog spoja pasivni ampermetar. Trenutni koji pokazuje ampermetar, oko dan nakon druge strane, smanjen je za 1 mA - do 100 MKA (što je očito zbog polarizacije elektroda), i od tada više od godinu dana se ne mijenja.

U praktičnim eksperimentima opisanim gore u svezi s učinkovitijih materijala nedostupnosti dobiveni rezultati znatno niži od teorijski moguće. Osim toga, imajte na umu da dio ukupne unutarnje EMF Element za održavanje uvijek konzumira elektrode reakcije (proizvodnju vodika i kisika), a ne može se mjeriti na vanjski krug.

Zaključak.

Ukratko, možemo zaključiti da priroda nam omogućava da pretvoriti toplinsku energiju u korisnu energiju ili na poslu, dok koristite kao „grijač” okruženju, a ne da je „hladnjak”. Tako Donnan snagu i unutarnju AKO pretvara toplinsku energiju nabijenih čestica u električnog polja energije DEL kao cndotcrmnim toplinske reakcije pretvara u kemijsku energiju.

Smatra kontaktni element troši toplinu iz medija i vode, te dodjeljuje električne energije, vodik i kisik! Osim toga, proces potrošnje energije i upotreba vodika kao goriva, voda vraća u medij za prijenos topline!

Dio 3. Priloga.

Taj dio je nadalje objašnjeno Donnan ravnoteže učinak na spoju unutarnjeg HPDC metal / poluvodiča i topline na bazi Peltijeovog redoks reakcije i elektroda potencijala u elementu.

Donnan potencijal (Dodatak №1)

Razmislite mehanizam nastanka Donnan potencijal za polielektrolita. Nakon razdvajanja polielektrolitne ioni počinju svoje male, difuzijom, ostavljajući volumena koji zauzima makromolekule. Usmjereni difuzija protuioni malih volumena polielektrolita makromolekula u otapalu zbog povećane koncentracije u masi za makromolekule u usporedbi s ostatkom otopine. Dodatno, ako je, na primjer, male su negativno nabijeni protuioni, ovo rezultira time, da je unutarnji dio makromolekule pozitivno nabijen, a otopina je odmah uz volumenu makromolekule - negativan. tj oko pozitivno nabijene zapremine macroion, postoji neka vrsta „iona atmosfere” malih protu-iona - negativno nabijene. javlja Prestanak rasta ionske atmosfere zadužen kad elektrostatičkog polja između volumena ionski macroion atmosfere i stanja toplinska difuzije malih iona suprotnog naboja. Dobiveni ravnotežni potencijal razlika između atmosfere i ionske macroions je Donnan potencijal. Donnan potencijal također se naziva membranskog potencijala, jer Slična situacija se događa na polupropusne membrane, na primjer, kada se odvaja elektrolita otopina koja ima ione dvije vrste - sposobne i ne mogu proći kroz nju čistog otapala.

Donnan potencijal se može smatrati kao ograničavajući slučaju difuzije potencijala, kada je pokretljivost jedna od iona (u ovom slučaju macroion) je nula. Zatim, prema [1, str. 535], da naboj brojača koji je jednak jedan:

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

Ed - Donnan potencijala;

R - univerzalna plinska konstanta,

T - termodinamička temperatura;

F - Faradayev konstantan;

A1, A2 - suprotno djelovanje u kontakt faze.

U tom članu, naznačen time, da je membrana odvaja poliosnovaniya otopinama (pH = Lg A1 = 14) i polikiselinom (pH = 2 Lg = 0), Donnan potencijal kroz membranu na sobnoj temperaturi (T = 300 0 K) bio bi:

E d = (RT / F) (Lg 1 - Lg 2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500 ) * (14 - 0) * Ln (10) = 0,83 volti

Donnan potencijalni rast u izravnom razmjeru temperaturi. Za difuziju elektrokemijske ćelije Peltijeovog topline je jedini izvor za proizvodnju korisnog rada, to je ne čudi da su takvi elementi EMF povećava s povećanjem temperature. U difuzijske ćelije za proizvodnju rada, Peltier toplina uvijek se uzima iz okoline. Kada struja kroz EDL formirana Donnan djelovanje, u smjeru poklapa sa pozitivnom smjeru na području DES (tj, kad je polje DES obavlja pozitivan rad), toplina apsorbira iz okoline za proizvodnju ovog rada.

Ali difuzija elementa je kontinuirano i jednosmjerni promjenu koncentracije iona, što u konačnici dovodi do ujednačavanja koncentracije i zaustavljanje usmjeren difuziju, za razliku od ravnotežne Donnan, naznačen time, da u slučaju propuštanja kvazistatički struje koncentracije iona, nakon što je dostigao određeni vrijednost ostaje nepromijenjena ,

Sl. Slika 2 prikazuje dijagram redoks potencijala reakcijama vodika i kisika pri mijenja kiselost otopine. Slika prikazuje da elektrodni potencijal reakcije nastajanja kisika u odsutnosti OH- iona (1,23 volti u kiseloj sredini) razlikuje se od istog potencijala u visokoj koncentraciji (0.4 volta u alkalnom mediju) na 0.83 volti. Slično tome, elektrodni potencijal reakcije vodika tvorbu u odsutnosti H + (-0.83 volti u alkalnom mediju) razlikuje se od istog potencijala u visokoj koncentraciji (0 V u kiselom mediju), što je također 0.83 V. [4. 66-67]. tj Evidentno je da je potrebno 0,83 V kako bi se dobila visoka koncentracije vode u odgovarajućim iona. To znači da je 0,83 V je potreban za masu neutralne disocijacije molekula vode u H + i OH- iona. Dakle, ako je membrana podržava u našem element katodni prostor kiselom mediju te u alkalna anodni napon može doći do svoje DEL 0.83 volti, što je u dobrom slaganju s teorijskim proračunima ranije prikazani. Ovaj napon daje visok vodljivosti prostor DES membranom vode disocijacije na ione u njoj.

Sl. 2. Dijagram redoks reakcije potencijali

raspadanje vode i H + iona, a OH- u vodika i kisika.

IF i Peltier topline (Dodatak №2)

„Uzrok Peltijeovog efekta je da je prosječna energija naboja (za određivanje elektrona), koji su uključeni u električnoj vodljivosti u raznim vodičima je drugačiji ... U prijelazu iz jednog vodiča na drugi elektronski ili prenositi višak energije rešetke ili dopuniti manjak energije na svoj trošak (ovisno o trenutnom smjeru).

Sl. 3. na bazi Peltijeovog efekta na kontakt metala i poluvodiča N: - ԐF Fermijevog razini; ԐC - dno vodljivi pojas poluvodičkog; ԐV - valencija pojas; I - pozitivni smjer struje; Krugovi sa strelicama shematski prikazano elektrona.

U prvom slučaju kod kontakta je pušten, a drugi - tzv apsorbira .. Peltier topline. Na primjer, na kontaktnom poluvodiča - metalni (Slika 3) energiju elektrona koji prolaze iz n-tipa poluvodiča u metal (lijevo touch) znatno je viša od energije ԐF Fermi. Dakle, oni krše toplinsku ravnotežu u metalu. Ravnoteža se vraća kao posljedica sudara, u kojem thermalized elektrone, čime višak energije u obliku kristala. rešetke. Poluvodička metala (desno dodir) može proći samo najenergetskijih elektrona, tako da elektron plina u metal hladi. Na obnovu ravnotežne raspodjele oscilacija potrošnje energije rešetke „[2, str. 552].

Za kontaktiranje metal / p-poluvodič je situacija slična. jer p-vodljivosti poluvodiča rupe uzrokuju njegovu valentni traku koja je ispod razine Fermijevog, a zatim se ohladi kontakt, u kojem elektroni teku od p-poluvodič na metal. Peltier toplina oslobođena ili apsorbirana od strane kontakta dva vodiča, s obzirom na proizvodnju pozitivni ili negativni unutarnje IF.

Uključeni u lijevom kontaktnom raspor (Sl. 3), na kojem je Peltier raspodjela topline, elektrolitske stanica, na primjer, vodene otopine NaOH (slika 4) i metalnog poluvodič i n-neka bude kemijski inertan.

Sl. 4. lijevi kontakt n-poluvodiča a metal je otvoren i postavljen u otvor za otopine elektrolita. Oznake su isti kao na slici. 3.

Jer, kada struja teče «ja», poluvodički N-elektrona u visokom energijom doći rješenje nego dolaze iz otopine u metalu, taj višak energije (toplina Peltier) mora stajati u stanici.

Struja kroz ćeliju može biti samo slučaj curenja tamošnjim elektrokemijskih reakcija. Ako egzotermne reakcije u stanici, Peltier toplina oslobađa u stanici, kao ona više nema kamo otići. Ako se reakcija u stanici - endotermni, Peltijeov topline je u cijelosti ili djelomično nadoknaditi endotermnim učinak, tj da se dobije produkt reakcije. U ovom primjeru, ukupni reakcijska ćelija: 2H2O → 2H2 + O2 ↑ ↑ - endotermni, tako da toplina (energija) iz Peltier je stvaranje molekule H2 i O2, oblikovane na elektrodama. Na taj način, da dobivamo toplina Peltier odabran u mediju u desnom n-kontakt poluvodičkog / metal ne vrate u okoliš, i pohranjuje se u obliku kemijske energije molekula vodika i kisika. Očito, rad vanjskog izvora napona se konzumira za elektrolizu vode, u ovom slučaju će biti manji nego u slučaju identične elektrode, izaziva nikakvu pojavu Peltijeovog efekta ..

Bez obzira na svojstva elektroda, elektrolitički stanica sebi može apsorbirati ili generirati toplinu kad prolazi kroz tekuću Smjernicama Peltijeovog. Kvazi-statički uvjeti potencijal promjena Gibbs od stanica [4, str. 60]:

Δ Δ G = H - Δ T S, gdje

Δ H - entalpija promjena stanica;

T - termodinamička temperatura;

Δ S - promjena entropije stanice;

Q = - Δ T S - toplina Peltijeovog stanice.

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

ΔGpr = - zFE = 2 * 96.485 * 1.23 = - 237,3 (kJ / mol), pri čemu

z - broj elektrona u molekuli;

F - Faradayev konstantan;

E - EMF stanica.

stoga

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

odnosno vodik-kisik elektrokemijski stanica stvara toplinu na Peltijeovog okoliša, uz poboljšanje njegove entropije i spuštanje svoje. Zatim, u postupku obrnutom, elektrolizom vode, što je slučaj u našem primjeru, Peltier toplina Q mod = - Q ave = - 47.3 (kJ / mol) elektrolita se apsorbira iz okoliša.

Označavaju P - Peltier topline uzima iz okoline u pravu n-kontakt poluvodiča / metal. Toplina P> 0 mora stajati u stanici, ali zbog Razgradnja vode endotermne reakcije stanica (Δ H> 0) Peltijeov toplina P je nadoknaditi toplinskog učinka reakcije:

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

Mod P ovisi samo o sastavu elektrolita, jer To je osobina elektrolitički stanice s inertnim elektroda, a n je ovisan samo o elektroda materijala.

Jednadžba (1) pokazuje da je toplina Peltijeovog P i Q Peltier zagrijavanje mod su proizvodnja koristan rad. tj Peltier toplina oduzeta od medija smanjuje troškove vanjski izvor napajanja potrebnog za elektrolizu. Situacija gdje medij za prijenos topline je izvor energije za proizvodnju korisnog rada, je karakteristika difuziju, kao i za mnoge elektrokemijske ćelije, primjeri takvih elemenata su prikazani u [3, str. 248-249].

reference

1. Gerasimov Ya. I. tečaj za fizičku kemiju. Vodič: Na sveučilištima. V2 t. T.II. - 2. izd .. - M. Chemistry, Moscow, 1973. - 624 str.
2. Dashevskiy 3. M. bazi Peltijeovog efekta. // Fizička enciklopedija. U 5 m. T. III. Magneto - Poyntingov teorem. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. računati. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov i drugi - M:.. Veliki ruski enciklopedija, 1992. - 672 str. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m,); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS fizikalnu kemiju. U 2 knjige. Vol. 1. Struktura materije. Termodinamika: Proc. za srednje škole; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev - 3. izd. .. - M:. Visoko. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS fizikalnu kemiju. U 2 knjige. Vol. 2. Elektrokemija. Kemijska kinetika i kataliza: Proc. za srednje škole; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M:. Visoko. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV opći tečaj fizike. Vodič: Na sveučilištima. U 5 m. T.III. Struja. - 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. Fizikalna kemije polimera. - M. Chemistry, Moscow, 1968. - 536 str.
7. Vetter K. Elektrokemijska kinetika, prevedeni s njemačkog jezika s autorovim izmjenama ruskog izdanja, izdavač Corr. SSSR Academy of Sciences prof. Kolotyrkin YM - M. Chemistry, Moscow, 1967. - 856 str.
8. P. Atkins fizikalnu kemiju. U 2. v. T.I., u prijevodu s engleskog jezika doktor kemijskih znanosti Butin KP - M:. Mir, Moskva, 1980. - 580 str.