Koristne Delo s toploto za okolje

Del 1. Nekateri izrazi in definicije.

Električna poljska jakost (EMF) integralen zunanji ščit odsek obsega trenutni vir ... zunanja sila, ki deluje pri galvanizaciji celic na meji dveh elektrolita in elektrod. Delujejo tudi na meji med dvema različnih kovin in določimo potencialno razliko stik med njima [5, str. 193, 191]. Znesek skoči potencialov na vseh površinah oddelka tokokroga je enaka potencialni razliki med vodniki, ki se nahaja na verige koncih, in se imenuje električna sila napetost dirigent krog ... Veriga je sestavljena samo od vodnikov prve vrste je enaka potencialni skok med prvo in zadnjo vodnika v neposredni jih (Volta zakon), se obrnite ... Če je vezje je pravilno odprta, EMF To vezje je nič. Da bi popravili vodnika na odprtem vezju, ki vključuje vsaj en elektrolit, ki se uporabljajo voltov zakonom ... Očitno je, da le prevodnik vezje, ki obsega vsaj en prevodnik v druge vrste so elektrokemične celice (ali verige elektrokemijski elementi) [1, str. 490-491].

Polielektroliti so polimeri z zmožnostjo razkrajanja v ionov v raztopini, s čimer se v istem makromolekule, veliko število ponavljajočih se stroškov ... nezamreženih polielektrolitov (ionski izmenjevalci, ionsko izmenjevalna smola) ne raztaplja le nabreknejo, medtem ko ohranja 6 sposobnost ločiti [, str. 320-321]. Polielektroliti oddaljila v negativno nabit macroion in H + ioni se imenujejo polikislin in disociira na pozitivno nabitih ionov in OH- macroion imenovanih poliosnovaniyami.

Donnanovo ravnovesje je zmožnost razlika, ki se pojavi v fazi meji med obema elektrolitov, če je ta meja ni prepustna za vse ionov. Omejitve nepropustnost za nekatere ionov lahko povzroči, na primer, prisotnost membran z zelo ozke pore, ki so neprehodna za delce nad določeno velikostjo. Selektivna prepustnost vmesnika pojavi in če je vse ioni tako močno povezan z eno od faz, ki jih puščajo na splošno ne more. Točno obnašajo ionske ionsko izmenjevalne smole ali ionsko izmenjevalno filter pritrjen homopolarnih enosmernih vez v molekularni rešetke ali matrici. Rešitev, pri čemer je v notranjosti teh oblik matrice skupaj z njo enofaznim; Raztopina, ki se nahajajo zunaj, - drugi [7. 77].

Električni dvojna plast (EDL) se pojavlja na meji dveh faz, določenih z nasprotno nabitih plasti razmeščenih na določeni razdalji drug od drugega [7. 96].

Peltier izvedbo tega izolacijo ali absorpcijo toplote na stiku dveh različnih vodnikov v odvisnosti od smeri električnega toka, ki teče skozi stik [2, str. 552].

2. del: Uporaba toplote medij elektrolizo vode.

Upoštevajte mehanizem nastanka vezja po elektrokemične celice (v nadaljnjem elementa), ki je prikazana shematsko na sl. 1, bolj napetost zaradi notranje kontaktni potencialne razlike (PKK) in učinek Donnanovo (kratek opis bistva učinka Donnanovo je notranja PKK in povezana Peltierjev toplote predvidena v tretjem delu članka).

Sl. 1. Shematski prikaz na elektrokemično celico,: 1 - katoda v stik z raztopino 3, elektrokemični redukcijsko reakcijo elektrolita kationov pojavijo na svoji površini, ki je izdelan iz kemično inertnega močno dopirani n-polprevodnika. Del katode ga povezuje z zunanjega vira napetosti, metaliziran; 2 - anoda kontaktiramo z raztopino 4, na površini pojavi elektrokemični oksidacijski reakcijo elektrolita anionov, sestavljene iz kemično inertnega močno dopirani p-polprevodnika. Del anode ga povezuje z zunanjega vira napetosti, metaliziran; 3 - katodni prostor, raztopino polielektrolita, razkrajanja v vodi pri macroion r- negativno nabiti in pozitivno nabite protiione majhna K + (v tem primeru je vodikovih ionov H +); 4 - anodni polielektrolita predelek raztopina v vodi disociira v pozitivno nabiti macroion R + in negativno nabitih protiionov majhna A- (v tem primeru je hidroksid ioni OH-); 5 - membrana (membrana), je neprepusten za makromolekul (macroion) polielektrolitov, vendar popolnoma prepustna za majhne protiionov K +, A in vodnimi molekulami skupnem prostoru 3 in 4; Evnesh - zunanji vir napetosti.

eMF z Donnanovo učinkom

Zaradi jasnosti je elektrolit v katodni prostor (. 3, slika 1) izbran vodno raztopino polikislinska (R-H +), pri čemer elektrolit in predelek anoda (4, slika 1.) - Vodno poliosnovaniya (R + OH-). Kot posledica disociacije polikislin v katode predelu blizu površine katode (1, sl. 1), obstaja povečana koncentracija ionov H +. Pozitivni naboj pojavlja v bližini katodni površini se ne izenači negativno nabit makroioni r, saj ne more priti blizu površine katode zaradi svoje velikosti in prisotnosti pozitivno nabitih ionov atmosferi (za podrobnosti glej. Opis Donnan učinek v prilogi №1 v tretjem delu članka). Tako je mejna plast raztopine neposredno v stiku z katodni površini ima pozitiven naboj. Kot rezultat, elektrostatični indukcijsko na površini katode, meji na raztopino, je negativni naboj od prevodnih elektronov. tj na mejni ploskvi med katodo in raztopino DES pojavi. Področje DES potisne elektrone katode - v raztopino.

Podobno je na anodi (2, sl. 1), mejni plasti raztopine v prostoru anoda (4, sl. 1) neposredno v stiku z anodno površino ima negativen naboj, in na anodni površini stikata z raztopino, je pozitiven naboj. tj na mejni ploskvi med anodo in raztopine pojavlja tudi DES. Področje DES potisne elektrone iz raztopine - z anodo.

Tako je področje DES na vmesnikih katodo in anodo z raztopino, podprte toplotna raztopina ionske difuzija, sta dve notranji vir napetost, deluje usklajeno z zunanjim virom, t.j. potiskanje negativne naboje v zanki nasprotni.

Disociacija poliosnovaniya polikislin in tako povzroča termično difuzijo skozi membrano (5, slika 1) H + ionov iz katodni prostor. - na anodi in OH- ionov iz anodni predelek - katode. Macroion R + in R- polielektrolitov ne more premakniti skozi membrano, tako da je v prostoru katodo, da je presežek negativen naboj, in od anodne prostor - presežnega pozitivnim nabojem, t.j. obstaja še ena DPP zaradi učinka Donnan. Tako je membrana pojavi tudi v notranjosti EMF, deluje usklajeno z zunanjim virom toplote difuzije in vzdržuje raztopino ionov.

V našem primeru, lahko napetost na membrani dosegla 0,83 voltov, kakor To ustreza spremembi potenciala standardni vodikovi elektrodi iz - 0,83 do 0 voltov na prehodu iz alkalnega medija v prostoru anode katoda predelka kislo okolje. Za podrobnosti glej. V prilogi №1 v tretjem delu članka.

eMF PKK od znotraj

Element EMF To se zgodi, tudi v stik polprevodnikov anodo in katodo na njihovih kovinskih delov, ki služijo za priključitev zunanjega vira napetosti. Ta napetost zaradi notranje PKK. Notranja ČE ne ustvarja, za razliko od zunanjega polja v prostoru, ki obdaja kontaktnih vodnikov, tj To ne vpliva na gibanje nabitih delcev zunanjih vodnikov. Gradbena n-polprevodnik / kovina / p polprevodnikov je dovolj znan in se uporablja, na primer termoelektrični Peltier modul. Obseg EMF takšna konstrukcija pri sobni temperaturi, se lahko doseže vrednosti reda velikosti 0,4 - 0,6 voltov [5, str. 459; 2, str. 552]. Polja v imeniku usmerjena na tak način, da potisni elektrone urinega kazalca v zanki, t.j. delujejo usklajeno z zunanjim virom. Elektroni dvigniti raven energije medija absorbira toploto Peltiera.

Notranja ČE nastanejo zaradi difuzije elektronov v kontaktnih območjih elektrod in rešitve, nasprotno, potisne elektrone v smeri urinega kazalca v zanki. tj gibanje elektronov v elementu nasprotni smeri urinega kazalca v teh stikih je treba dodeliti Peltier toploto. Ampak zato, ker prenos elektronov iz katode v raztopino in raztopino v anodo je nujno spremlja z endotermnim reakcijo, ki proizvaja vodik in kisik, se toplota Peltiera ne sprosti v mediju, in je zmanjšati endotermni učinek, t.j. kot "ohranjen" v entalpije tvorbe vodika in kisika. Za podrobnosti glej. V prilogi №2 tretjem delu članka.

nosilci (elektroni in ioni) gibljejo Element vezja niso zaprte steze, brezplačna v element se ne premika v zaprtem krogotoku. Vsaka elektronov anoda dobimo iz raztopine (v teku oksidacijo OH- ionov kisika molekule), ter skozi zunanji tokokrog na katodo, ki je v hlape skupaj z molekul vodika (v procesu okrevanja ionov H +). Podobno ionov OH- in H + ne premikajo v zaprtem krogotoku, vendar le v ustrezen elektrodo in nato izhlapi v obliki molekularnega vodika in kisika. tj in ioni in elektroni vsak gibljejo v okolju na pospešeno področju DES, Konec poti, ko dosežejo površina elektrode združimo v molekuli pretvorbo celotno shranjeno energijo - energijo kemijske vezi, in iz zanke!

Vse od notranjih virov emm Element, zmanjšati stroške zunanjega vira za elektrolize vode. Tako je toplota okolice elementov med njegovim delovanjem absorbira ohraniti difuzijo DES, je zmanjšati stroške zunanjega vira, t.j. To povečuje učinkovitost elektrolizo.

Elektroliza vode brez zunanjega vira.

Pri pregledu procesi pojavljajo v elementu, prikazanem na sl. 1, so na zunanji parametri vira ne upoštevajo. Predpostavimo, da je notranji upor enaka Rd in napetost 0. To Evnesh Element elektrode so kratkega na pasivno obremenitve (glej sl. 5). V tem primeru je smer in obseg DES polj, ki nastanejo na vmesniku v elementih ostajajo isti.

Sl. 5. Namesto Evnesh (sl. 1), vključno s pasivnim obremenitve RL.

Določi pogoje spontanega toka v tem elementu. Spreminjanje potenciala Gibbs, v skladu s formulo (1) priloge №1 tretjega dela članka:

Δ G arr = (Δ H prir - n) + Q mod

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

Δ G arr <0 in spontan proces je mogoče.

Bomo nadalje upoštevati, da se pojavi reakcija elementi generacija vodika v kislem mediju (potencial elektrod 0 voltov) in kisik v (potencialom elektrode 0,4 voltov) alkalno. Take elektrodni potenciali omogoča membrano (5, Fig. 5), pri čemer napetost na katerem mora biti to 0,83 voltov. tj zahtevano za tvorbo vodika in kisika energija se zmanjša z 0,83 (eV / molekulo). Potem bo pogoj za možnost spontanega procesa:

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

Ugotavljamo, da je energija pregrado izmed vodika in kisika molekul izogniti in brez uporabe zunanjega vira napetosti. tj tudi pri n = 0,4 (eV / molekule), t.j. ko se notranja elektrod HPDC 0,4 volta, bo del v stanju dinamičnega ravnovesja, in katera koli (celo majhna) sprememba pogojev bilanc povzroči tok v vezju.

Druga ovira reakcije na elektrodah je aktivacijska energija, vendar pa se izloči z učinkom predora, zaradi izhajajo majhnosti režo med elektrodama in raztopine [7, str. 147-149].

Tako je na podlagi ugotovitev energije, ugotovimo, da je spontani tok v elementu je prikazano na sliki. 5, je možno. Toda kaj fizično razlogov lahko povzroči ta tok? Ti razlogi so navedeni spodaj:

1. Verjetnost prehoda elektronov iz katode v raztopini višja od verjetnosti prehoda od anode v raztopini, saj n-polprevodniški katoda ima veliko prostih elektronov z visoko stopnjo energije, in p-polprevodniško anodo - le "luknje", te "luknje" so na ravni energije pod katodo elektronov;

2. Trak je podprta v katodni prostor kislem okolju, in anodo - alkalna. Pri inertnih elektrod, to vodi k temu, da potencialni katode elektroda postane večji od anode. Zato je treba elektroni premikajo skozi zunanji tokokrog od anode do katode;

3. Glavni površina polielektrolitov raztopin, ki nastanejo zaradi učinka Donnanovo ustvarja na elektrodo raztopine polje / tako da polje na katodi promovira elektronov donos katode v raztopini, in polje na anodi - vstop elektronov v anodo iz raztopine;

4. ravnotežje naprej in nazaj reakcije na elektrodah (izmenjava tokovi) prednapeta v smeri H + ioni neposredne redukcijske reakcije na katodi in oksidacija OH- ionov na anodi, saj jih spremlja tvorba plinov (H2 in O2), ki lahko zlahka zaustavi reakcijsko cono (le chatelierovo načelo).

Poskusi.

Za kvantitativno ovrednotenje napetosti na obremenitve z učinkovanjem Donnanovo smo eksperiment izvedli pri kateri katoda element sestavljen iz aktivnega oglja z zunanjim grafitnih elektrod in anodo - mešanice aktivnega oglja in anionsko smolo AB-17-8 z zunanjim grafitnih elektrod. Elektrolitov - vodno raztopino NaOH, anodni in katodni prostori so ločeni s sintetičnim klobučevine. Na odprtih zunanjih elektrod tega elementa je imel napetost 50 mV. Pri povezavi z elementom zunanje obremenitve 10 ohmski določen tok od približno 500 mikroampere. Ko temperatura okolja naraste od 20 do 30 0C napetosti z zunanjo elektrodo poveča na 54 mV. Povečanje napetosti pri sobni temperaturi, potrjuje, da je vir elektromagnetnega sevanja je difuzija, t.j. termično gibanje delcev.

Za kvantitativno ovrednotenje napetosti na bremenu iz notranje HPDC kovina / polprevodniškega poskusa smo izvedli pri kateri celica Katoda je iz sintetičnega grafitnega prahu z zunanjo grafitnih elektrod in anodo - praška borovega karbida (B4C, p-polprevodnikov) z zunanjo grafitnih elektrod. Elektrolitov - vodno raztopino NaOH, anodni in katodni prostori so ločeni s sintetičnim klobučevine. Na odprtih zunanjih elektrod napetosti elementa bilo približno 150 mV. Pri priključitvi zunanje obremenitve na Element 50 kOhm napetost pade na 35 mV., Tako močan padec napetosti zaradi nizke intrinzično borovega karbida in je kot rezultat, visoke notranje upornosti Element. Preiskava napetost v odvisnosti od temperature za element take konstrukcije ne izvaja. To je posledica dejstva, da je za polprevodnikov, glede na njeno kemično sestavo, stopnjo nedovoljenih poživil in drugih lastnosti, sprememba temperature na različne načine, lahko vplivajo na njegovo raven Fermi. tj temperatura vpliva na EMF Element (povečanje ali zmanjšanje), v tem primeru odvisna od uporabljenih materialov, tako da to ne kaže eksperiment.

Na tej točki se je nadaljevala drug poskus, v katerem je celica katode, izdelane iz mešanice aktivno oglje v prahu in KU-2-8 z zunanjim nerjavečega jekla elektrodo in anodo iz zmesi z aktivnim ogljem v prahu in anionsko smolo AB-17-8 do zunanjega elektrodo iz iz nerjavečega jekla. Elektrolit - vodna raztopina NaCl, so anode in katode prostori so ločeni s sintetično čutil. Zunanji elektrode tega elementa z oktobrom 2011, lahko pride do kratkega stika pasivna Ampermetar. Trenutni ki kaže ampermeter, o dan po drugi strani, zmanjšani za 1 mA - do 100 MKA (ki je očitno posledica polarizacije elektrod), in od takrat več kot eno leto ne spreminja.

V praktičnih poskusih so opisani zgoraj v povezavi z učinkovitejšimi materiali nedostopnosti dobljenih rezultatov bistveno nižje od teoretično možno. Poleg tega se morajo zavedati, da del skupnega notranjega emm Element vedno porabi za reakcijo vzdrževali elektrodo (proizvodnjo vodika in kisika) in je ni mogoče meriti v zunanji tokokrog.

Zaključek.

Če povzamemo, lahko ugotovimo, da narava nam omogoča pretvorbo toplotne energije v uporabno energijo ali na delovnem mestu, medtem ko uporabljate kot "grelec" okolje in ne s "hladilnik". Tako Donnanovo učinkom in notranji ob zamenjavi toplotna energija nabitih delcev v področju energije električnim je DEL kot endotermnim reakcijske toplote pretvori v kemično energijo.

Upoštevani kontaktni element porablja toploto iz medija in vode, ter razporeja električna energija, vodik in kisik! Poleg tega je proces porabe energije in uporaba vodika kot gorivo, in voda vrača nazaj v toplotni medij!

Del 3 Priloge.

Ta del je dodatno obravnavano Donnanovo ravnovesje vpliva na stičišču notranje HPDC kovina / polprevodnik in Peltier toplote na redoks reakcije in potencialov elektrod v elementu.

Donnanovo potencial (Dodatek №1)

Razmislite mehanizem nastanka Donnan potenciala za polielektrolita. Po disociacija polielektrolitske protiione začne njena majhna, z difuzijo, pri čemer je obseg, ki ga makromolekule zaseda. Usmerjeni difuzija protiionov majhne prostornine polielektrolitov makromolekul v topilu zaradi povečane koncentracije v razsutem stanju za makromolekule, v primerjavi s preostalim raztopine. Nadalje, če je, na primer, mala protiione imajo negativen naboj, ima to za posledico, da se notranji del makromolekule pozitivno nabiti in raztopino je neposredno ob volumna makromolekule - negativno. tj okoli pozitivno nabito obsega macroion obstaja neke vrste "iona vzdušje" malih nasprotnih ionov - negativno nabitih. Odpoved rast ionski atmosfera naboj nastane, ko elektrostatično polje med ionsko volumna macroion atmosfero in stanj v toplotno razpršenost majhnih protiionov. Nastalo ravnotežje potencialna razlika med atmosfero in ionske makroioni je Donnanovo potencial. Donnan potencial se imenuje tudi membranskega potenciala, ker Podobna situacija se pojavlja na polprepustno membrano, na primer, ko se ločuje elektrolitske raztopine, ki ima ione dveh vrst - sposobnih in niso zmožni poteka skozenj čistega topila.

Donnanovo potencial se lahko šteje kot omejitveni primeru potenciala difuzije, ko je mobilnost eno izmed ionov (v tem primeru macroion) nič. Potem, po katerem [1, str. 535] prevzemu števca enaka enem:

E d = (RT / F) Ln ( a1 / a2), če

Ed - Donnan potencial;

R - splošna plinska konstanta;

T - termodinamična temperatura;

F - Faradayeva konstanta;

A1, A2 - protiukrepi na kontaktnih fazah.

V tej elementa, pri čemer je membrana ločuje poliosnovaniya raztopine (pH = Lg A1 = 14) in polikislinska (pH = Lg a2 = 0), Donnanovo potencial preko membrane pri sobni temperaturi (T = 300 0 K) bi bil:

E d = (RT / F) (Lg 1 - LG a2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500) * (14-0) * ln (10) = 0,83 voltov

Donnanovo potencialna povečanja neposrednem sorazmerju s temperaturo. Za difuzije elektrokemične celice Peltier toplote je edini vir za proizvodnjo koristnem delu, ni presenetljivo, da taki elementi emf povečuje z naraščajočo temperaturo. V difuzijo celice za izdelavo dela, je Peltier toplota vedno vzeti iz okolja. Ko teče tok skozi EDK tvorjen Donnanovo učinek, v smeri, ki sovpada s pozitivno smerjo področju DES (t.j., ko se področje DES opravlja pozitivno delo), toplota se absorbira iz okolja pri proizvodnji tega papirja.

Toda difuzijski element je stalen in enosmerno sprememba koncentracije ionov, ki v končni fazi vodi do izenačitve koncentracije in zaustavljanje usmerjenega razširjanja, za razliko od ravnovesnega Donnanovo, kjer v primeru puščanja quasistatic tokov koncentracijo ionov, enkrat ko je dosegel določeno vrednost, ostaja nespremenjena .

Sl. 2 prikazuje diagram redoks potencialov reakcije vodika in kisika ob menjavi kislost raztopine. Graf prikazuje, da je potencial elektroda reakcije kisika tvorbe v odsotnosti OH- ionov (1.23 voltov v kislem okolju) razlikuje od istega potenciala pri visoki koncentraciji (0,4 voltov v alkalnem mediju) na 0,83 voltov. Podobno potencial elektroda reakciji vodika tvori v odsotnosti H + (-0.83 voltov v alkalnem mediju) se razlikuje od istega potenciala pri visoki koncentraciji (0 V v kislem mediju), tudi ob 0.83 volta [4. 66-67]. tj razvidno, da 0,83 voltov je potrebna za pridobitev visoko koncentracijo vode v posameznih ionov. To pomeni, da je potrebno 0,83 voltov za mase nevtralnega disociacije molekul vode v H + in OH- ionov. Torej, če je membrana podprt v naši Element katodo prostora kislem mediju in v alkalnem anodno, lahko napetost doseže svoje DEL 0,83 voltov, kar je dobro ujemajo s teoretičnimi izračuni prej predstavljene. Ta napetost zagotavlja visoko prevodne videl DES membrane z vodo disociacije v ionov v njej.

Sl. 2. diagrame redoks reakcije potenciali

razgradnja vode in + ioni H in OH- v vodik in kisik.

IF in Peltier toplote (Dodatek №2)

"Vzrok učinka Peltier je, da je povprečna energija nosilcev naboja (za določnosti elektronov), ki so vključeni v električne prevodnosti pri različnih dirigentov drugačna ... v prehodu iz enega vodnika v drug elektron ali prenašati presežek električnega omrežja ali dopolnjuje pomanjkanje energije na svoje stroške (odvisno od trenutne smeri).

Sl. 3. Peltier vpliva na kontaktni kovino in polprevodniškega N-: ԐF - raven Fermi; ԐC - dno prevodnem pasu polprevodnika; ԐV - valenca pasu; I - pozitivno smer toka; krogi s puščicami prikazano shematsko elektrone.

V prvem primeru pri stiku se sprosti, in drugi - tako imenovani absorbira .. Peltier toplote. Na primer, na kontaktni polprevodnika - kovina (slika 3) energijo elektronov, ki gredo iz n-tipa polprevodnikov kovino (levo na dotik) je bistveno večja od energije ԐF Fermi. Zato so prizadeti toplotnega ravnovesja v materialu. Ravnotežje je obnovljen kot posledica trčenja, v katerem thermalized elektrone, pri čemer presežek energije kristalinična. omrežje. Polprevodniški kovine (desno dotikom) lahko prenese samo najbolj energetske elektrone, tako da elektronov plina v kovinski ohladi. Na obnovo porazdelitve ravnotežne nihanje energije, porabljene rešetke "[2, str. 552].

Za stik z situacija kovina / p polprevodnikov je podobna. ker p-prevodnosti polprevodniški luknje posreduje svoje valenčno pas, ki je pod nivojem Fermi, potem se kontakt ohladimo, pri kateri elektroni tok iz p-polprevodnikov kovino. Peltier toplota sprosti ali stiku dveh vodnikov absorbira, zaradi proizvodnje negativen ali pozitiven notranjega IF.

V reži kazenski kontaktni (sl. 3), na katerem je razporeditev Peltier toplote, elektrolizno celico, na primer vodna raztopina NaOH (slika 4) in kovinski polprevodnikov in n-naj bo kemično inerten.

Sl. 4. levi stik N-polprevodniški in kovina je odprt in postavi v režo raztopine elektrolita. Oznake so enake kot na sliki. 3.

Ker, ko teče tok «I», polprevodniški n-elektronov v visokem energije prispejo rešitev kot prihaja iz raztopine v kovini, mora ta presežek energije (toplota Peltiera) stojijo v celici.

Tok skozi celico lahko le za primer puščanja njimi elektrokemičnih reakcij. Če eksotermno reakcijo v celici, se Peltier sprošča toplota v celici, kot je več ima kam iti. Če je reakcija v celici - endotermni je Peltier toplota je v celoti ali delno nadomestilo za endotermnim učinek, to je, da se tvori reakcijski proizvod. V tem primeru je celotna reakcija celica: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endotermni, tako da se toplota (energija) v Peltiera je ustvariti molekule H2 O2, tvorjena na elektrodah. Tako dobimo, da se toplota Peltiera izbran v mediju v desno n-kontaktnih polprevodniškega / kovine ne sprosti nazaj v okolje, ki je shranjena v obliki kemične energije vodika in kisika molekul. Očitno je, da je izvajanje postopka zunanjega vira napetosti porabi za elektrolizo vode, v tem primeru bo manjši kot pri enakih elektrod, ne povzroči pojava na Peltierov efekt ..

Ne glede na lastnosti elektrod, lahko elektrolitska celica absorbira ali proizvajajo toploto, ko gre skozi tekočem k tem Peltier. Kvazi statičnih pogojih možna sprememba celic Gibbs [4, str. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, kadar

Δ H - entalpija sprememba celici;

T - termodinamična temperatura;

Δ S - sprememba entropije celici;

Q = - T Δ S - toplota Peltier celice.

Za elektrokemijsko celico vodika in kisika pri T = 298 (K), pri čemer sprememba entalpije ΔHpr = - [8 284,5 (kJ / mol), str. 120], sprememba v Gibbs potencial [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96.485 * 1,23 = - 237,3 (kJ / mol), kadar

Z - število elektronov na molekulo;

F - Faradayeva konstanta;

E - EMF celic.

zato

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

tj vodik-kisik elektrokemično celico proizvaja toploto v okolju Peltier, hkrati pa izboljšujejo njegovo entropijo in znižanjem. Nato v procesu obratno, elektrolizo vode, kar je primer v našem primeru Peltierjev toplote Q mod = - Q ave = - 47.3 (kJ / mol) elektrolita se absorbira iz okolja.

Stojita P - Peltier toploto vzeto iz okolja v desno n-kontaktnih polprevodniške / kovine. Toplota P> 0 mora stati v celici, vendar zaradi razgradnja vode v celični endotermni reakciji (Δ H> 0) je Peltier toplotne P je za kompenzacijo toplotnega učinka na reakcijo:

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

Mod Q odvisna le od sestave elektrolita, saj To je značilnost elektrolitski celici z inertnimi elektrodami in n je odvisen le od uporabljenih materialov elektrod.

Enačba (1) je razvidno, da je toplota Peltier P in Peltiera toploto mod Q, je proizvodnja koristnem delu. tj Peltier toplota odvzeta medija zmanjšuje stroške zunanjega vira napajanja, potrebne za elektrolizo. Položaj, v katerem je toplotna medij vir energije za proizvodnjo koristnem delu, je značilno za difuzijo, kot tudi za mnoge elektrokemijske celice, so primeri takšnih elementov je prikazano v [3, str. 248-249].

Reference

1. Gerasimov Ya. I. potek fizikalne kemije. Vaje: Za univerz. V 2 t. T.II. - 2. izd .. - M:. Kemija, Moskva, 1973. - 624 str.
2. Dashevskiy 3. M. Peltierov efekt. // Fizično enciklopedija. V 5 m. T. III. Magneto - Poynting izrek. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. štetje. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov in drugi - M:.. Velika ruska enciklopedija, 1992. - 672 str. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Fizikalna kemija. V 2 knjigah. Vol. 1. Zgradba snovi. Termodinamika: Proc. za srednje šole; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. in sod Godnev -. 3. izd .. - M:. Višje. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Fizikalna kemija. V 2 knjigah. Vol. 2. Elektrokemija. Kemijska kinetika in kataliza: Proc. za srednje šole; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev sod. -3 izd., Rev. - M:. Višje. teden, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV splošno seveda fizike. Vaje: Za univerz. V 5 m. T.III. Električna energija. - 4. ed, stereotipi .. - M: FIZMATLIT;. Objavljanje hišo MIPT, 2004. - 656 str. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Täger A. A. Fizikalna kemija polimerov. - M:. Kemija, Moskva, 1968. - 536 str.
7. Vetter K. Elektrokemijske kinetika, prevedenih iz nemškega jezika z avtorjevih spremembah rusko različico, ki jo Corr uredila. ZSSR akademije znanosti prof. Kolotyrkin YM - M:. Kemija, Moskva, 1967. - 856 str.
8. P. Atkins Fizikalna kemija. V 2 proti. T.I., prevedeno iz angleškega jezika doktor kemijskih znanosti Butin KP - M:. Mir, Moskva, 1980. - 580 str.