Kasulik töö kuumutamisega keskkonna-

Osa 1. Mõned terminid ja määratlused.

Elektromotoorjõud (EMF) on lahutamatu välisjõu valdkonnas osa sisaldab vooluallikat ... välisjõuga galvaanilise rakkude piirid elektrolüüdi ja elektroodi. Samuti toimivad vaheline piir kahe eri metallist ja määratakse kontakt potentsiaalide vahe nendevahelise [5, lk. 193, 191]. Summa hüppab potentsiaalide kõik pinnad vooluringi osa on võrdne potentsiaalide vahe juhtmed, mis asub ahelas otsad ja nimetatakse elektromotoorjõud EMF dirigent circuit ... ahelale, mis koosneb ainult juhtmete esimest liiki on võrdne potentsiaali hüpata vahel esimese ja viimase dirigent otseselt nendega ühendust (Volta seadus) ... Kui vooluringi korralikult lahti, EMF Selle skeemi on null. Et parandada avatud faasilise, mis sisaldab vähemalt ühte elektrolüüt, kohaldatava õiguse volti ... Ilmselt ainult dirigent lülitus, mis sisaldab vähemalt ühte dirigent teise liiki on elektrokeemilise rakud (või ketid elektrokeemilise elemendid) [1, lk. 490-491].

Polüelektrolüütidest on polümeerid, mis on võimeline dissotsieerima ioneiksi lahusega, seega samas makromolekuli suure hulga korduvaid tasud ... ristseotud polüelektrolüütidest (ioonvahetusained ioonivahetusvaigult) ei lahustu, vaid punduvad, säilitades võime lagunevad [6, lk. 320-321]. Polüelektrolüütidest dissotsieeruvad negatiivselt laetud macroion ja H + ioonid kutsutakse polühapped ja dissotsieerub positiivselt laetud ioonid ja OH- macroion nimetatakse poliosnovaniyami.

Donnan tasakaaluline potentsiaal on potentsiaalide erinevuse, mis tekib hetkel faasipiiri kahe elektrolüüdid kui see piirang ei ole läbilaskev kõigele ioone. Läbilaskmatuse piirnormid mõnede ioonid võivad olla põhjustatud näiteks juuresolekul membraanide väga kitsaste pooridega läbimatud osakeste teatud piirist suuremate. Valikuline läbitavus liides tekib ja kui neid ioone nii tugevalt seotud üks faasid et jätta see üldiselt ei saa. Täpselt käituvad ioonilised Ioonivahetuspolümeeridest või ioonvahetuse kindlaksmääratud rühma unipolaarsete sideme molekulaarses võre või maatriksis. Lahus, olles sees maatriksid moodustab koos seda ühefaasilise; lahusega, mis asuvad väljaspool, - teine [7. 77].

Elektrilist kaksikkihi (EDL) esineb piirpinnal kahe faasi kogum vastupidiselt laetud kihid paigutatud teatud kaugusel üksteisest [7. 96].

Peltier tagajärjeks sellele isolatsioonile või imendumist kuumuta kontakti kahe erineva juhtmete sõltuvalt suunas elektrivoolu läbi voolavas kontakt [2, lk. 552].

Osa 2: Kasutades soojuse keskmise vee elektrolüüs.

Vaatleme mehhanismi esinemise vooluringi elektrokeemilise raku (edaspidi element), mis on skemaatiliselt joonisel. 1, rohkem EMF tõttu sisemise kontakti potentsiaalide vahe (PKK) ja mõju Donnan (lühikirjeldus sisuliselt Donnan mõju, sisemine PKK ja nendega Peltier soojust esitatud kolmas osa artikkel).

Joon. 1. skemaatiline esitus elektrokeemilise raku: 1 - katoodi kokkupuutesse valmistamine 3, elektrokeemilise redutseerimisreaktsiooni elektrolüüdi katioonid esineda oma pinnal, mis on valmistatud keemiliselt inertne tugevalt legeeritud n-pooljuht. Osa katoodi ühendades selle välise pingeallika, metalliseeritud; 2 - anoodi kokkupuutesse valmistamine 4, nende pinnal esineda elektrokeemilise oksüdatsioonireaktsioon elektrolüüdi anioone, valmistatud keemiliselt inertne tugevalt legeeritud p-pooljuht. Osa anoodi ühendades selle välise pingeallika, metalliseeritud; 3 - katoodialast, polüelektrolüüdiga lahusega, dissotsieeruvad vees macroion R- negatiivselt laetud ja positiivselt laetud vastasioonideks väikeste K + (käesolevas näites on vesinikioon H +); 4 - anoodikambri polüelektrolüüdiga Vesilahus dissotsieerima viiakse positiivselt laetud macroion R + ja negatiivselt laetud vastasioonide väikeste A- (selles näites see hüdroksiidioonid OH-); 5 - membraani (diafragma), ei tungi makromolekulid (macroion) polüelektrolüütidest, kuid täiesti läbitavad väikeste vastasioonide K +, A- ja veemolekulid jagatud ruumi 3 ja 4; Evnesh - välise pinge allikas.

EMF poolt Donnan efekti

Selguse mõttes elektrolüüdi katoodialast (. 3, joonis 1) valitakse vesi- polühappe lahusega (R-H +), elektrolüüdi ja anoodikambrisse (4, joonis 1.) - vesi- poliosnovaniya (R + OH-). Selle tulemusena dissotsiatsioon polühapped in katoodikambrist, pinna lähedal katoodi (1, joonis. 1) on suurenenud kontsentratsioon H + ioone. Positiivne laeng ilmumist läheduses katoodi pinda ei hüvitata negatiivselt laetud macroions R-, kuna nad ei saa tulla lähedal pinnale katoodi tänu oma suurusele ja olemasolu positiivselt laetud ionic atmosfääri (vt üksikasju. Kirjeldus Donnan mõju lisas №1 kolmanda osa artikkel). Seega piirkihti valmistamine otsekokkupuutes katoodi pinda on positiivne laeng. Selle tulemusena elektrostaatiline induktsiooni katoodil pinna piirneval lahendus on negatiivse laenguga juhtivuse elektronid. st vahelisel piirpinnal katoodi pinda ja DES muutub lahus. Valdkonnas DES surub elektrone katoodi - et lahendus.

Samamoodi anoodil (2, joon. 1), piirkihti lahus anoodikambrisse (4, joon. 1) otsekokkupuutes anoodi pinnal on negatiivse laenguga ning anood pinna piirneval lahendus on positiivne laeng. st vahelisel piirpinnal anoodi pinna ja lahuse esineb ka DES. Valdkonnas DES surub elektrone lahendus - anood.

Seega valdkonnas DES liideste katoodi ja anoodi lahendus, mida toetab termilise lahendus ion difusiooni, on kaks sisemist emf allikast kooskõlastatult tegutseva välisallikast, st lükates negatiivsete laengute silmus vastupäeva.

Dissotsiatsiooni poliosnovaniya polühapped ja põhjustab ka termilise difusiooni läbi membraani (5, joonis 1). H + ioonide katoodne ruumi - anoodile ja OH- ioone anoodikambri - katoodi. Macroion R + ja R- polüelektrolüütidest ei saa liikuda läbi membraani, mistõttu katoodialast liig negatiivse laengu ja mõni diferentsiaal ruumi - liiaga positiivset laengut, st seal on teine DPP tõttu Donnan efekti. Seega membraani esineb ka sees emf, mis tegutseb kooskõlastatult väliselt soojusjaotusplaate ning säilitati valmistamine ioone.

Meie näites, pinge membraan võib ulatuda 0,83 volti, kui vastab see muutus potentsiaali Standardi vesinik elektroodi - 0,83-0 volti üleminekut leeliselises keskkonnas anoodikambrisse katoodikambrist happelises keskkonnas. Üksikasju vt. Lisa №1 kolmanda osa artiklist.

EMF PKK seestpoolt

Element EMF See juhtub, sealhulgas kontaktide pooljuhtide anoodi ja katoodi nende metallosad teenindavad ühendada välise pingeallika. See EMF tänu sisemisele PKK. Sisemine IF ei loo, erinevalt välispoliitika valdkonnas ümbritsevasse ruumi kontakt dirigendid, st See ei mõjuta liikumise laetud osakesed väljaspool dirigendid. Ehitus n-pooljuht / metal / p-pooljuht on piisavalt tuntud ning seda kasutatakse näiteks termoelektriline Peltier mooduli. Suurusjärk EMF selline struktuur toatemperatuuril ulatuvad väärtuseni suurusjärgus 0,4-0,6 Volt [5, lk. 459; 2, lk. 552]. Fields kontaktidest on suunatud nii, et nad push elektronid vastupäeva silmuses, st tegutsema temaga väliseks. Elektronid tõsta energia taset keskmise neelavad soojust Peltier.

Sisemine IF mis tuleneb difusiooni elektronid kontakt valdkondades elektroodide ja lahuse, vastupidi, tõukab elektrone päripäeva silmus. st elektronide liikumise kohta Element vastupäeva need kontaktid tuleb eraldada Peltier soojust. Aga kuna üleandmise elektrone katoodi lahusesse ja lahus on anood tingimata kaasnema endotermiline reaktsioon genereerimiseks vesinikku ja hapnikku, soojust Peltier ei satu keskkonnas ja on vähendada endotermiline efekt, st like "konserveerunud" on entalpia moodustumist vesinikku ja hapnikku. Üksikasju vt. Lisa №2 kolmanda osa artiklist.

kandjad (elektronide ja ioonide) liikuda Element circuit ei suletud radadel, tasuta elemendis ei liigu suletud ringis. Iga elektron anoodi saadud lahusega (käigus oksüdeerumist OH- ioonidel hapnikumolekulist) ja lasti läbi välise ringluse katoodile aurustada koos vesinik molekulid (protsessis taastumist ioonid H +). Samamoodi ioonidega OH- ja H + ei liigu suletud ringis, kuid ainult vastavaks elektroodi ning seejärel aurutada vormis molekulaarsest vesinikust ja hapnikust. st ja ioonide ja elektronide iga liigub selle keskkonna kiireneva valdkonnas DES, ja lõpuks teele, jõudes pinnal elektroodi kombineeritakse molekulis, muundatakse kogu salvestatud energia - energia keemiline side ning läbi silmuse!

Kõik sisemise allikad EMF Element, vähendada kulusid välisest allikast vee elektrolüüsi. Seega soojust ümbritseval neelavad elemendid selle töötamise ajal säilitada difusiooni DES, on vähendada kulusid välisallikast, st See suurendab elektrolüüsi tõhusust.

Vee elektrolüüs ilma välise allika.

Kontrollides toimuvate protsesside element näidatud joonisel. 1, välisest allikast parameetrid ei võeta arvesse. Oletame, et sisetakistus on võrdne Rd ja pingega 0. See Evnesh Element elektroodid on lühistatud passiivse koormus (vt joonis. 5). Sel juhul suunda ja ulatust, DES väljad tekkivate liidese elemendid jäävad samaks.

Joon. 5. Selle asemel Evnesh (Joon. 1), sh passiivne koormus RL.

Määrata kindlaks tingimused spontaanne vool selles element. Muutmine Gibbs potentsiaali vastavalt valemile (1) lisa №1 kolmanda osa artiklist:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

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

Δ G arr <0 ja spontaanne protsess on võimalik.

Kaalume veel, et elemendid vesinik põlvkonna reaktsioon toimub happelises keskkonnas (elektroodi potentsiaal 0 volti) ja hapniku leeliselises (elektroodi potentsiaal 0,4 volti). Sellised elektroodi potentsiaalid annab membraanile (5, joonis. 5), on pinge, mille juures see peaks olema 0,83 volti. st vajalikku energiat teket vesiniku ja hapniku väheneb 0,83 (eV / molekuli). Siis seisukorda võimalust spontaanne protsess:

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

Leiame, et energia barjääri vesiniku ja hapniku molekulid välditav ning ilma välise pingeallika. st isegi n = 0,4 (eV / molekuli), st kui sisemine elektrood HPDC 0,4 volti, teemauuringutesse olekus dünaamilises tasakaalus, ja mis tahes (isegi väikesed) muutus tasakaalu tingimustes paneb vool vooluringi.

Teine takistus reaktsioonid elektroodidel on aktivatsioonienergia, kuid see eritub tunneli efekti, mis tuleneb väiksus elektroodide vahe ning lahust [7, lk. 147-149].

Seega põhjal energiatõhususe aspekte, võime järeldada, et spontaanne vool element näidatud joonisel. 5, see on võimalik. Aga mida tehnilistel põhjustel võib põhjustada selle praegune? Need põhjused on loetletud allpool:

1. tõenäosus üleminek elektronide katoodi lahusesse kõrgem tõenäosus üleminekut anoodi lahusesse, sest n-pooljuht katood on palju vabu elektrone kõrge energia taset ja p-pooljuht anoodi - ainult "augud", ja need "augud" on hetkel energiataseme allpool katoodi elektronid;

2. membraani toetatakse katoodialast happelise keskkonna ja anoodi - leeliseline. Juhul inertsed elektroodid, see toob kaasa asjaolu, et katoodi potentsiaal muutub suuremaks kui anoodi. Järelikult elektroni peab liikuma läbi välise vooluringi anoodilt katoodile;

3. pindlaeng kohta polüelektrolüüdiga lahendusi tekivad tänu Donnan efekti, tekitab elektroodile / lahuse valdkonnas selline, et väli katoodil soodustab elektronide saagis katoodi lahusesse ja põld anoodil - elektronide sisenemist anood lahuse;

4. tasakaalu päri- ja vastassuunalist reaktsioonid elektroodid (vahetuse voolud) poole kaldu H + ioonid otsest redutseerimisreaktsioonides katoodil ja oksüdatsiooni OH- ioone anoodil, kuna nendega on kaasas moodustumise gaasi (H2 ja O2) on võimeline kergesti jättes reaktsiooni tsoon (Le Chatelier 'printsiip).

Katsed.

Kvantitatiivse hindamise koormuse pinge poolt Donnan mõju, eksperiment viidi läbi, kus katoodi Element koosnes aktiivsöe välimise Grafiitelektrood ja anoodi - segu aktiivsüsi ja anioon vaik AB-17-8 välimise Grafiitelektrood. Elektrolüüt - NaOH vesilahus, anoodi ja katoodi tühikuid eraldatakse sünteetiline tunda. Avatud välise elektroodi selle elemendi oli pinge ligikaudu 50 mV. Kui ühendatud element väline koormus 10 ohm fikseeritud praegune umbes 500 mikroamprit. Kui keskkonna temperatuur tõuseb 20-30 0C pinge välise elektroodiga tõusis 54 mV. Kasvav pinge õhutemperatuur kinnitab, et allikas EMF on difusiooni, st soojusliku liikumise osakestest.

Suhe kvantitatiivne hindamine pinge koormusel sisemisest HPDC metal / pooljuhtide katse viidi läbi, kus raku katoodi koosneb sünteetiliste grafiidipulbriga välimise Grafiitelektrood ja anood - pulbrit boorkarbiidist (B4C, p-pooljuht) välimise Grafiitelektrood. Elektrolüüt - NaOH vesilahus, anoodi ja katoodi tühikuid eraldatakse sünteetiline tunda. Avatud välise elektroodid elemendi pinge oli umbes 150 mV. Ühendamisel väline koormus elemendile 50 oomi pinge langes 35 mV., Selline tugev pingelang t/nu olemuslike boorkarbiidist ning selle tulemusena kõrge sisetakistuse Element. Uurimine pinge sõltuvus temperatuurist element sellise struktuuri ei teostata. See on tingitud asjaolust, et võtta vastu pooljuht, sõltuvalt selle keemilist koostist, peegeldub doping ja muid omadusi, temperatuuri muutumisele erinevalt võib mõjutada selle Fermi tase. st Temperatuuri mõju emf Element (suurenemine või vähenemine), sel juhul sõltub kasutatud materjalide, nii et see ei viita eksperiment.

Siinkohal jätkus Teises katses, kus raku katood segust valmistatud aktiivsüsi pulber ja KU-2-8 välimise roostevabast terasest elektroodi ja anoodi segust aktiivsüsi pulber ja aniooni vaiku AB-17-8 välisele elektroodi roostevabast terasest. Elektrolüüt - NaCl vesilahust, anoodi ja katoodi tühikuid eraldatakse sünteetiline vilt. Välised elektroodid see element oktoober 2011 on võimalik lühis passiivne ampermeeter. Praegune mis näitab ampermeeter, umbes päev pärast omakorda vähenes 1 mA - kuni 100 MKA (mis on ilmselt tingitud polarisatsiooni elektroodid) ja sellest ajast enam kui aasta ei muutu.

Praktilises kirjeldatud katsetele seoses efektiivsem materjalide suletus saadud tulemused oluliselt madalam teoreetiliselt võimalik. Lisaks tuleb silmas pidada, et osa kogu sisemise EMF Element alati tarbitud säilitamiseks elektroodi reaktsioon (tootmiseks vesinikku ja hapnikku) ja neid ei saa mõõta välise vooluringi.

Kokkuvõte.

Kokkuvõtteks võib öelda, et milline võimaldab meil muuta soojusenergia kasulikuks energiaks või töö, kasutades näiteks "küttekeha" keskkond ja millel ei ole "külmkapp". Seega Donnan efekti ja sisemise IF muundada soojusenergia laetud osakesi elektriväljas energiat DEL nagu endotermiline reaktsioon soojust muundatakse keemiline energia.

Peetakse kontakt element tarbib soojust keskmise ja veega ja eraldab tööstusvool, vesinikku ja hapnikku! Lisaks protsessi energia tarbimise ja kasutamise kütusena vesinikku ning vee naaseb tagasi kuumutuskeskkonnal!

Osa 3 lisa.

See osa arutletakse ka Donnan tasakaaluline efekti, ristmikul sisemise HPDC metal / pooljuhtide ja Peltier soojusenergiat redoksreakstiooni ja elektroodi potentsiaalide elemendis.

Donnan potentsiaali (Lisa №1)

Mõtle mehhanism esinemise Donnan potentsiaali polüelektrolüüdiga. Pärast dissotsiatsioon polüelektrolüüdiga vastasioonide alustada oma väikest, difusiooni, jättes poolt hõivatud ruumala makromolekul. Suunamata difusiooni vastasioonidest väikesemahuliste polüelektrolüüdiga makromolekulide lahustiks on tingitud suurenenud kontsentratsioon põhiosa makromolekul võrreldes ülejäänud lahus. Veelgi enam, kui näiteks väikeste vastasioonide on negatiivselt laetud, on tulemuseks see, et sisemine osa makromolekul on positiivselt laetud ning lahus on vahetult külgnev mahu makromolekul - negatiivne. st ümber positiivselt laetud macroion maht, on mingi "iooni atmosphere" väikese vastasioonide - negatiivselt laetud. Lõpetamine ionic atmosfääri eest kasvamine kui elektrostaatiline väli vahel ioon maht macroion atmosfääri ja saldod termilise difusiooni väikeste vastasioonide. Saadud tasakaalu potentsiaalide vahe atmosfääri ja ioonse macroions on Donnan potentsiaali. Donnan potentsiaali nimetatakse ka membraani potentsiaali, sest samasugune olukord tekib poolläbilaskva membraaniga, näiteks siis, kui see eraldab elektrolüütide lahust millel on ioone kahesuguseid - oskab ja ei suuda läbivast puhast lahustit.

Donnan potentsiaali võib pidada piiravaks juhul hajumise potentsiaali, kui liikuvus ühe iooni (antud juhul macroion) on null. Siis, vastavalt [1, lk. 535], saajaks loendur, mis võrdub ühe:

E d = (RT / F) Ln ( a1 / a2), kus

Ed - Donnan potentsiaali;

R - universaalne gaasikonstant;

T - termodünaamiline temperatuur;

F - Faraday konstant;

A1, A2 - counter-aktiivsus kontakt faasid.

Selles liige, kusjuures membraani eraldab poliosnovaniya lahendusi (pH = Lg 1 = 14) ja polühappe (pH = Lg 2 = 0), Donnan potentsiaali läbi membraani toatemperatuuril (T = 300 0 K) oleks:

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

Donnan võimalikku kasvu võrdeliselt temperatuuri. Difusiooni elektrokeemilise raku Peltier soojus on ainus allikas on toodetud kasuliku töö, see ei ole üllatav, et selliseid elemente EMF suureneb koos temperatuuri. In difusioonielemendile tootmiseks töö Peltier soojuse alati võetud keskkonda. Kui vool läbi EDL moodustatud Donnan mõju suunas, mis langeb kokku positiivses suunas valdkonnas DES (st kui valdkonnas DES teostab positiivse töö), soojuse imendub keskkond toodeti seda paberit.

Aga difusiooni element on pidev ja ühesuunaline muutus ioonide, mis viib lõpuks võrdsustamine kontsentratsiooni ja seiskamine suunatud difusiooni erinevalt tasakaalu Donnan, kusjuures juhul lekete kvaasistaatiliste hoovuste ionikonsentraatio kord jõudnud teatud väärtus, jääb samaks .

Joon. 2 kujutab skeem redokspotentsiaaliga reaktsioonides vesinikust ja hapnikust vahetamisel happesust lahendus. Graafik näitab, et elektroodide potentsiaali hapniku moodustumise reaktsiooni puudumisel OH- ioone (1,23 volti happelises keskkonnas) erineb sama potentsiaaliga Kõrge kontsentratsiooniga (0,4 volti leeliselises keskkonnas) temperatuuril 0,83 volti. Samamoodi elektroodi potentsiaal vesinikust moodustumise reaktsiooni puudumisel H + (-0,83 volti leeliselises keskkonnas) erineb sama potentsiaaliga Kõrge kontsentratsiooniga (0 V happelises keskkonnas), samuti 0,83 volti [4. 66-67]. st ilmne, et 0,83 volti on vajalik selleks, et saada kõrge kontsentratsiooniga vesi vastavas ioone. See tähendab, et 0,83 volti on nõutav mass neutraalse dissotsiatsioon veemolekulid viiakse H + ja OH- ioone. Seega, kui membraan toetab meie Element katoodialast happelises keskkonnas ja leeliselises diferentsiaal, pinge saavutab oma DEL 0,83 volti, mis on heas kooskõlas teoreetiliste arvutuste varem esitatud. See pinge annab suure juhtivusega ruumi DES membraani vesi dissotsiatsioon ioonideks sees.

Joon. 2. diagramm redoksreaktsiooni potentsiaalid

laguneb vee ja H + ioonid ja OH- vesinikuks ja hapnik.

IF ja Peltier kuumutada (liite №2)

"Põhjus Peltier mõju on see, et keskmine energia laengu kandjate (jaoks määratust elektroni) kaasatud elektrijuhtivus erinevates dirigendid erinevate ... Üleminekul ühest dirigent teise elektroni või edastada liigne elektrivõrguga või täiendada energia puudus omal kulul (sõltuvalt voolu suuna).

Joon. 3. Peltier mõju kontakti metalli ja pooljuhi n-: ԐF - Fermi tasandil; ԐC - põhja juhtiva bändi pooljuhi; ԐV - valents vahemiku; I - positiivne suund praeguse; ringid nooltega näidatud skemaatiliselt elektronid.

Esimesel juhul lähedal vabaneb kontakt ja teine - nn imendub .. Peltier soojust. Näiteks kontaktinimekirjast pooljuht - metalli (joonis 3) energia elektronide siirduda n-tüüpi pooljuht-metall (vasak touch) on oluliselt suurem kui Fermi energia ԐF. Seetõttu nad rikuvad termilise tasakaalu metallist. Tasakaaluolekuni taastati tulemusena kokkupõrkeid, milles thermalized elektronid, andes üleliigse energia kristalsed. grid. Pooljuhtide metallist (paremal touch) ei liigu ainult kõige energiline elektronid, nii et elektronide gaasi metallist jahtub. On taastamist tasakaalu jaotus võnkumise energia tarbitakse võre "[2, lk. 552].

Kontaktide metalli / p-pooljuht olukord on sarnane. sest p-juhtivusega pooljuhtide augud pakkuda oma valents bänd, mis on allpool Fermi tase, siis kontakti jahtub, milles elektronid liiguvad p-pooljuht metalli. Peltier eralduv soojus või neeldunud kontakt kahe juhtme tõttu tootmise negatiivne või positiivne sisemise IF.

Sisaldub vasak kontaktide vahega (joon. 3), millele Peltier soojuse eraldamise, elektrolüüsiraku näiteks NaOH vesilahus (joonis 4) ja metallist pooljuhtide ja n-olgu keemiliselt inertsed.

Joon. 4. vasakul kontakt n-pooljuhtide ja metall on avatud ja paigutatakse lõhe elektrolüüdi lahusega. Tähistused on samad joonisel. 3.

Sest kui vool «I», pooljuhtide n-elektronide energia suuremaks saabuvad lahendus kui tulevad välja lahendus metallist, see liigne energia (soojus Peltier) peab seisma rakus.

Praegune läbi raku võib olla ainult juhul, lekkeid seal elektrokeemiliste reaktsioonide. Kui eksotermiline reaktsioon rakus, Peltier 'soojuse vabaneb rakkude, nagu rohkem ta on kuhugi minna. Kui reaktsioon rakus - endotermiline Peltier 'soojuse täielikult või osaliselt kompenseerida endotermiline efekt, st moodustamaks reaktsiooni saadus. Selle näite puhul kogu raku reaktsioon: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endotermiline, nii soojuse (energia) Peltier'elemendi on luua molekule ja H2 O2, on moodustatud elektroodid. Seega saame, et soojust Peltier valitud keskmise õiges n-kontakt pooljuhtide / metal ei vabane keskkonda tagasi ja on salvestatud kujul keemilise energia vesiniku ja hapniku molekulid. Ilmselt toimimise välise pingeallika tarbitud vee elektrolüüs, sel juhul olla väiksem kui juhul identsed elektroodid, mis ei põhjusta esinemise Peltier mõju ..

Sõltumata elektroodide omadusi, elektrolüüsielemendiga ise võib absorbeerida või soojuse kui nad läbivad Peltier praeguse lisa. Kvaasistaatilist tingimustel potentsiaali muutus Gibbs rakud [4, lk. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, kus

Δ H - entalpia muutus rakus;

T - termodünaamiline temperatuur;

Δ S - muutus entroopia rakus;

Q = - T Δ S - soojust Peltier.

Suhe vesiniku ja hapniku elektrokeemilise raku temperatuuril T = 298 (K), muutus entalpia ΔHpr = - 284,5 (kJ / mol) [8, lk. 120], muutus Gibbsi potentsiaal [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1,23 = - 237,3 (kJ / mol), kus

z - elektronide arv ühe molekuli;

F - Faraday konstant;

E - EMF raku.

seega

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

st vesinik-hapnik elektrokeemilise raku genereerib soojust Peltier keskkonnas, parandades seejuures entroopia ning vähendades selle. Seejärel vastupidises protsessis vee elektrolüüs, mis on nii meie näiteks Peltier soojuse Q mod = - Q ave = - 47,3 (kJ / mol) elektrolüüdi imendub ümbritsevast keskkonnast.

Olgu P - Peltier soojust võetakse keskkonnast õiges n-kontakt pooljuhtide / metal. Soojuse P> 0 peab seisma rakus, kuid kuna laguneb vee rakus endotermiline reaktsioon (Δ H> 0), siis Peltier soojuse P on kompenseerida termiline toime reaktsiooni:

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

Mod Q sõltub ainult elektrolüüdi koostise, kuna On iseloomulik elektrolüüsielemendiga inertse elektroodid ning n sõltub ainult elektroodi materjalist.

Võrrand (1) näitab, et soojust Peltier P ja Peltier kütta mod Q, on toodetud kasuliku töö. st Peltier soojuse ära võetud keskmise vähendab välise toiteallikaga vajalik elektrolüüsi. Olukord, kus kuumutuskeskkonnal on energiaallikas tootmiseks kasuliku tööna on omane difusiooni, samuti paljude elektrokeemilisi rakke näited sellistest elementidest on näidatud [3, lk. 248-249].

viited

1. Gerassimov Ya. I. Füüsikalise keemia. Õpetus: ülikoolide. V 2 t. T.II. - 2nd ed .. - M.: Chemistry, Moskva, 1973. - 624 lk.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier 'efektiga. // Füüsiline entsüklopeedia. 5 m. T. III. Magneto - Poynting teoreem. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. loota. DM Aleksejev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov ja teised -. M.: Hea Vene Entsüklopeedia, 1992. - 672 lk. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS füüsikalise keemia. 2 raamatut. Vol. 1. Aine ehitus. Termodünaamika: Proc. kõrge koolides; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev -. 3. ed .. - M.: Kõrgem. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS füüsikalise keemia. 2 raamatut. Vol. 2. elektrokeemia. Keemiline kineetika ja katalüüsi: Proc. kõrge koolides; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev jt. -3 ed., Rev. - M.: Kõrgem. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV üldisest käigust füüsika. Õpetus: ülikoolide. 5 m. T.III. Elektri. - 4th ed, stereotüübid .. - M.: FIZMATLIT; Kirjastus MIPT, 2004. - 656 lk. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. füüsikaline keemia polümeerid. - M.: Chemistry, Moskva, 1968. - 536 lk.
7. Vetter K. elektrokeemilise kineetika, tõlgitud saksa keeles autori muudatused Vene väljaanne, toimetanud Corr. NSVL Teaduste Akadeemia prof. Kolotyrkin YM - M.: Chemistry, Moskva, 1967. - 856 lk.
8. P. Atkins füüsikalise keemia. 2 v. T. I., tõlgitud inglise keeles arsti keemiaalaseid Butin KP - M.: Mir, Moskva, 1980. - 580 lk.