Noderīga Darbs ar siltumu no vides

1. daļa Daži termini un definīcijas.

Elektrodzinējspēks (EMF), ir neatņemama ārējais spēks lauka daļa, kas satur strāvas avotu ... ārējs spēks, kas iedarbojas uz galvanizācijas šūnas pie robežas starp elektrolītu un elektrodiem. Tie arī darbojas uz robežas starp divām atšķirīgu metālu un noteikt kontakta potenciālu starpība starp tām [5, p. 193, 191]. Summa lec potenciāls uz visām virsmām no ķēdes sadaļas ir vienāds ar potenciālu starpības starp vadītājiem, kas atrodas pie ķēdes galos, un to sauc par EDS EMF diriģents ķēde ... ķēde, kas sastāv tikai no diriģentiem pirmā natūrā ir vienāds ar potenciālo lēkt starp pirmo un pēdējo diriģenta tiešā saskarē tos (Volta likums) ... Ja ķēde ir pareizi atvērta EMF šī ķēde ir nulle. Lai labotu atklātā ķēdes diriģentu, kas ietver vismaz vienu elektrolītu, piemērojamiem tiesību aktiem voltus ... Protams, tikai diriģents shēma, ietver vismaz vienu diriģents otrā veida ir elektroķīmiskās šūnas (vai ķēdes elektroķīmiskās elementi) [1, p. 490-491].

Polyelectrolytes ir polimēri, kas spēj nošķirt uz jonu šķīdumā, iegūstot tādā pašā makromolekulas, liels skaits regulārus maksājumus ..., kas sašūts polyelectrolytes (jonītu, jonu apmaiņas sveķi) nav izšķīst, tikai uzbriest, saglabājot spēju nošķirt [6, p. 320-321]. Polyelectrolytes sadalās uz negatīvi lādētu macroion un H + ions sauc polyacids un disociē pozitīvi lādētiem joniem un OH- macroion sauc poliosnovaniyami.

Donnan līdzsvars potenciāls ir atšķirība, kas notiek pie fāzes robežas starp abām elektrolītiem, ja šis ierobežojums nav caurlaidīga visiem joniem. Necaurlaidība ierobežojumi dažiem joniem var izraisīt, piemēram, klātbūtne membrānas ar ļoti šauras poras, kas ir neizbraucami daļiņu, kas pārsniedz noteiktu lielumu. Selektīvā caurlaidība interfeisa notiek, un, ja kādi joni tik cieši saistīta ar vienu no posmiem, kas atstāj to vispār nevar. Tieši uzvesties jonu jonu apmaiņas sveķi, vai jonu apmaiņas grupa fiksētu līdzstrāvas homopolāriem bond molekulārā režģa vai matricā. Šķīdums, kas ir iekšā šādu matricas formu kopā ar to arī vienfāzes; šķīdums, kas atrodas ārpus, - otrais [7. 77].

Elektriskā divslāņu (EDL) notiek pie saskarni abas fāzes, kas no oppositely iekasē slāņiem, kuri izvietoti noteiktā attālumā viens no otra, [7. 96].

Peltier veikt šo izolēšanu vai absorbcijas siltumu pie kontakta divu dažādu dzīslām atkarībā no virziena elektrisko strāvu, kas plūst caur kontakta [2, p. 552].

2. daļa: Izmantojot siltuma nesējs ūdens elektrolīzes.

Aplūkosim mehānismu rašanās kontūrā elektroķīmiskās šūnas (turpmāk elements), shematiski parādīts attēlā. 1 vairāk EMF sakarā ar iekšējā kontakta potenciālu starpība (PKK) un ietekmi Donnan (īss apraksts par būtību Donnan nolūkā iekšējās PKK un saistītā Peltier siltuma tiek sniegta trešajā daļā rakstu).

Att. 1. shematisks atveidojums elektroķīmiskās šūnas: 1 - katoda kontaktē ar šķīdumu, 3, elektroķīmiskās reducēšanas reakcijas no elektrolīta katjonu notikt uz tās virsmas, kura izgatavota no ķīmiski inerta stipri piedevām n-pusvadītāju. Daļa no katoda savieno to ar ārēju sprieguma avotu, metalizētu; 2 - anods kontaktē ar šķīdumu, 4, par to virsmu notikt elektroķīmiskās oksidēšanas reakcijas laikā elektrolīta anjonu, kas izgatavoti no ķīmiski inerta stipri piedevām p-pusvadītāju. Daļa no anoda savieno to ar ārēju sprieguma avotu, metalizētu; 3 - katoda telpa, Polyelectrolyte šķīdums, nošķirt ūdenī pie macroion R- negatīvi lādēta un Pozitīvi lādētie pretjoni mazs K + (šajā piemērā ir ūdeņraža jonu H +); 4 - anods nodalījums Polyelectrolyte šķīdums ūdenī nošķirt vērā pozitīvi lādētu macroion R + un negatīvi lādētu pretjoniem mazs A- (šajā piemērā tā hidroksīds ions OH-); 5 - membrānu (diafragma), ir necaurlaidīgs makromolekulas (macroion) polyelectrolytes, bet pilnīgi caurlaidīgs maziem pretjoniem K +, A un ūdens molekulām dalīta telpas 3 un 4; Evnesh - ārējais sprieguma avotu.

eMF ar Donnan efektu

Skaidrības labad, elektrolīta no katoda atstarpe (. 3, 1 zīmējums) ir izvēlēts ūdens polyacid šķīdumu (R-H +), elektrolītu un anoda nodalījums (4, 1. attēlā) - ūdens poliosnovaniya (R + OH-). Kā rezultātā disociācijas polyacids katoda nodalījumā, pie virsmas katoda (1, 1 att.), Ir palielināts koncentrācija no H + jonu. Pozitīva maksa parādās tuvumā katoda virsma netiek kompensēta negatīvi lādētu macroions r-, jo viņi nevar nākt tuvu virsmai katoda jo tās lieluma un klātbūtnes pozitīvi lādētu jonu atmosfērā (sīkāk skat. Apraksts Donnan efektu trešās daļas raksta №1 pielikumu). Tādējādi robežu slānis risinājumu tiešā kontaktā ar katoda virsmu ir pozitīvu lādiņu. Tā rezultātā, elektrostatiska indukcijas uz katoda virsmu, robežojas ar šo risinājumu, ir negatīvs maksa par vadītspējas elektroniem. ti pie saskarni starp katoda virsmu un DES risinājumu notiek. Lauka no DES nospiež elektronus no katoda - risinājumam.

Līdzīgā veidā, uz anoda (2, 1 att.), Ierobežojošais slāņa šķīduma anoda nodalījumā (4, 1 att.), Kas atrodas tiešā kontaktā ar anoda virsmas ir negatīvs lādiņš, un uz anoda virsmas, robežojas ar šķīdumu, ir pozitīvs lādiņš. ti pie saskarni starp anoda virsmu un šķīduma notiek arī DES. Lauka no DES nospiež elektronus no šķīduma - ar anoda.

Tādējādi lauks DES saskarnēs no katoda un anoda ar risinājumu, ko atbalsta siltuma risinājums jonu difūzija, ir divas iekšējās EMF avots, kas rīkojas saskaņoti ar ārēju avotu, proti, spiežot negatīvās apsūdzības cilpas pretēji pulksteņa.

Disociācija poliosnovaniya polyacids un izraisa arī siltuma difūziju caur membrānu (5, 1) H + jonu no katodu telpā -. Anoda, un OH- joni no anoda nodalījumā - katodu. Macroion R + un R- polyelectrolytes nevar pārvietoties caur membrānu, lai tā no katoda telpā ir pārmērīgs negatīvs lādiņš, un no anoda telpu - pārsniegtā pozitīvu lādiņu, t.i., ir vēl viens DPP dēļ Donnan efektu. Tādējādi membrāna arī notiek iekšpusē EMF, kas rīkojas saskaņoti ar ārēju siltuma avotu difūzijas un uztur risinājumu joniem.

Mūsu Piemēram, sprieguma pāri membrānu var sasniegt 0,83 volti, jo tas atbilst maiņas potenciālu standarta ūdeņraža elektrodu no - 0.83 līdz 0 volti pie pārejas no sārmainā vidē anoda nodalījumā katoda nodalījums skābā vidē. Lai iegūtu plašāku informāciju, skatiet. Ar trešo daļu no raksta №1 pielikumā.

eMF PKK no iekšpuses

Element EMF Tā notiek, tostarp kontaktu pusvadītāju anoda un katoda uz to metāla daļām, kas kalpo, lai savienotu ārēju sprieguma avotu. Tas EMF sakarā ar iekšējo PKK. Iekšējā IF nerada, atšķirībā ārējā lauka telpā ap kontaktinformāciju diriģenti, proti, Tas neietekmē kustību lādētu daļiņu ārpus vadiem. Construction n-pusvadītāju / metal / p-pusvadītāju ir pietiekami zināma un tiek izmantota, piemēram, ar termoelektriska Peltier moduli. Lielums no EMF šāda struktūra istabas temperatūrā var sasniegt vērtības, kas aptuveni 0,4 - 0,6 voltu [5, pp. 459; 2, p. 552]. Lauki kontakti ir vērsti tādā veidā, ka tie push elektroni pretēji pulksteņa rādītāja cilpa, t.i. rīkoties saskaņoti ar ārējo avotu. Elektroni paaugstināt enerģijas līmeni vidē neabsorbē siltumu Peltier.

Iekšējā IF rodas sakarā ar difūzijai elektroni kontaktinformāciju jomās elektrodiem un risinājumu, gluži pretēji, nospiež elektroni pulksteņrādītāja virzienā cilpa. ti kustības elektroniem Element pretēji pulksteņrādītāja šajos kontaktos ir jāpiešķir Peltier siltumu. Bet tāpēc, ka nodošana elektronu no katoda šķīdumā un no šķīduma anoda obligāti ir pievienots endoterma reakciju radot ūdeņraža un skābekļa, karstums Peltier netiek laists nesējā, un ir samazināt endotermisko efektu, t.i. piemēram, "saglabāšanu" in entalpija veidošanās ūdeņraža un skābekļa. Lai iegūtu plašāku informāciju, skatiet. Šajā pielikumā №2 trešajā daļā rakstu.

pārvadātāji (elektroni un joni) pārvietoties Element ķēdē nav slēgtas celiņi, bez maksas elementā nav virzās slēgtā ķēdē. Katrs elektronu anods, ko iegūst no šķīduma (gaitā oksidēšanas OH jonu līdz skābekļa molekulu), un cauri ārējais kontūrs un katoda, ir iztvaikošana kopā ar ūdeņraža molekulas (procesā jonu H + atgūšanu). Līdzīgi jonus OH- un H + nepārvietojas slēgtā sistēmā, bet tikai uz attiecīgo elektrodu, un pēc tam iztvaikot formā molekulārā ūdeņraža un skābekļa. ti un joni un elektroni katrs pārvietojas savā vidē paātrināšanā jomā DES, un beigas ceļu, kad tie sasniedz virsma elektroda ir apvienoti molekulā, pārvēršot visu uzglabāto enerģiju - enerģiju par ķīmiskās saites, un ārā no cilpas!

Visi iekšējiem avotiem EMF Element, samazināt izmaksas ārējo avotu ūdens elektrolīzi. Tādējādi siltuma apkārtējā absorbēšanas elementiem tās darbības laikā, lai saglabātu izplatīšanu DES, ir samazināt izmaksas par ārējo avotu, proti, Tas palielina elektrolīzes efektivitāti.

Elektrolīze ūdens bez jebkāda ārēja avota.

Pārskatot notiekošos procesus, kā parādīts attēlā elementā. 1, ārēja avota parametri nav ņemti vērā. Pieņemsim, ka iekšējā pretestība ir vienāda ar RD un spriegums 0. Evnesh Elementu elektrodi tiek shorted uz pasīvo slodzi (sk 5. att.). Šajā gadījumā, virzienā un apjoms DES laukiem, kas rodas pie saskarnes elementiem paliek tāds pats.

Att. 5. vietā Evnesh (att. 1), ieskaitot pasīvo slodzes RL.

Noteikt nosacījumus spontāna strāvas plūsma šajā elementā. Gibbs potenciāla maiņa, saskaņā ar formulu (1), un trešo daļu raksta №1 pielikumā:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

If P> Δ H + Q mod mod = 284,5-47,2 = 237.3 (kJ / mol) = 1.23 (eV / molekula)

Δ G arr <0 un spontāna process ir iespējams.

Mēs izskatīsim tālāk ka elementi ūdeņradis paaudzes reakcija notiek skābā vidē (elektrodu potenciālu 0 volti) un skābeklis, sārmainu (elektrodu potenciāla 0,4 volti). Šādi elektrodu potenciālu nodrošina membrānu (5, 5 zīm.), Spriegumu, pie kura tas ir jābūt 0,83 volti. ti vajadzīgais enerģijas veidošanās ūdeņraža un skābekļa tiek samazināts līdz 0,83 (eV / molekulā). Tad stāvoklis iespēju spontānās procesa:

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

Mēs redzam, ka enerģija barjera no ūdeņraža un skābekļa molekulas nepieļaujama un neizmantojot ārēju sprieguma avotu. ti pat pie n = 0,4 (eV / molekulas), t.i. kad iekšējo elektrodu HPDC 0,4 volti, elements būs stāvoklī dinamisku līdzsvaru, un jebkurš (pat neliels) maiņa no līdzsvara apstākļos liks strāva ķēdē.

Vēl viens šķērslis reakciju pie elektrodiem ir aktivācijas enerģija, bet tas tiek izvadīts tuneļa efektu, kas rodas sakarā ar nelielo izmēru atšķirības starp elektrodiem un risinājumu [7, p. 147-149].

Tādējādi, pamatojoties uz enerģijas apsvērumiem, mēs secinām, ka spontāno strāvu parādīts attēlā elementā. 5, tas ir iespējams. Bet ko fiziski iemesli var izraisīt šo strāvu? Šie iemesli ir uzskaitītas zemāk:

1. varbūtība pārejai elektronu no katoda šķīdumā augstāka nekā varbūtība pāreju no anoda stāšanās risinājumu, jo n-pusvadītāju katods ir daudz brīvo elektronu ar augstu enerģijas līmeni, un p-pusvadītāju anods - tikai "caurumi", un šie "caurumi" ir pie enerģijas līmenis ir zemāks par katoda elektroniem;

2. Membrāna ir atbalstīta katoda telpā skābā vidē, un anoda - sārmains. Gadījumā inertu elektrodu, tas noved pie tā, ka katoda elektrodu potenciāls kļūst lielāks nekā anoda. Līdz ar to, elektroni ir pārvietoties caur ārējā kontūra no anoda uz katoda;

3. virsma maksa par Polyelectrolyte risinājumiem, kas rodas sakarā ar Donnan efektu, rada pie elektroda / risinājumu jomā, piemēram, ka lauks katoda veicina elektronu peļņu no katoda stāšanās risinājumu, un lauks pie anoda - elektronu stāšanās anoda no šķīduma;

4. atlikums uz priekšu un atpakaļgaitā reakcijas elektrodiem (maiņas straumes) neobjektīvs pret H + jonu tiešās reducēšanas reakcijas pie katoda un oksidējoties OH jonu pie anoda, kopš tie ir pievienoti, veidojot gāzes (H2 and O2), kas var viegli atstājot reakcijas zonā (Le chatelier s princips).

Eksperimenti.

Kvantitatīvai novērtēšanai sprieguma pāri slodzi, ko Donnan efektu, eksperiments tika veikts, kurā katoda elements sastāvēja no aktivētās ogles ar ārējo grafīta elektrodu un anodu - maisījumu aktivētās ogles un anjonu sveķiem AB-17-8 ar ārējo grafīta elektrodu. Elektrolītu - ūdens NaOH šķīdums, anoda un katoda telpas ir atdalītas ar sintētiska filca. Uz atvērto ārējiem elektrodiem šī elementa bija sprieguma apmēram 50 mV. Kad ir izveidots savienojums ar ārējo slodzi 10 elementu omi fiksēts pašreizējais apmēram 500 microamps. Kad apkārtējā temperatūra palielinās no 20 līdz 30 0C sprieguma uz ārējā elektroda pieauga līdz 54 mV. Palielinot spriegumu pie apkārtējās vides temperatūras apstiprina, ka avots EMF ir difūzija, t.i. termiskā kustība no daļiņām.

Kvantitatīvai novērtēšanai spriegumu visā slodzes no iekšējās HPDC metal / pusvadītāju eksperiments tika veikts, kurā šūnu katodu sastāv no sintētisko grafīta pulveri ar ārējo grafīta elektrodu un anods - pulvera bora karbīda (B4C, p-pusvadītāju) ar ārējo grafīta elektrodu. Elektrolītu - ūdens NaOH šķīdums, anoda un katoda telpas ir atdalītas ar sintētiska filca. Uz atvērto ārējiem elektrodiem elementa sprieguma bija aptuveni 150 mV. Pieslēdzot ārējo slodzi elements 50 kohm sprieguma samazinājās līdz 35 mV., Šāda spēcīga sprieguma kritums saistīts ar zemu iekšēju bora karbīda un, kā rezultātā, ar augstu iekšējo pretestības elements. Izmeklēšana spriegums pret temperatūru par šādas struktūras elements netiek veikta. Tas ir saistīts ar faktu, ka par pusvadītāju, atkarībā no tā ķīmiskais sastāvs, pakāpe un dopinga īpašībām, temperatūras izmaiņas dažādos veidos var ietekmēt tās Fermi līmeni. ti temperatūra ietekme uz EMF Elements (pieaugums vai samazinājums), kas šajā gadījumā ir atkarīgs no izmantotajiem materiāliem, tāpēc tas nenorāda eksperiments.

Šajā brīdī tas turpinājās citu eksperimentu, kurā šūnu katoda ir izgatavots no maisījuma aktivētā ogle pulvera un KU-2-8 ar ārējo nerūsējošā tērauda elektrodu un anoda no maisījuma aktivētās ogles pulvera un anjonu sveķiem AB-17-8 uz ārējo elektrodu no nerūsējošā tērauda. Elektrolīta - ūdens šķīdums NaCl, anodu un katodu telpas ir atdalītas ar sintētisku jūtama. Ārējie elektrodi šī elementa ar 2011. gada oktobrī ir iespēja īssavienojumu pasīvā ampērmetrs. Pašreizējais kas rāda ampērmetru, par dienu pēc kārtas, ir samazinājies par 1 mA - līdz 100 MKA (kas ir acīmredzami saistīts ar polarizāciju elektrodiem), un kopš tā laika vairāk nekā gadu nemainās.

Ar iepriekš aprakstītajiem saistībā ar efektīvākas materiāli nepieejamības iegūtos rezultātus ievērojami zemākas, nekā teorētiski ir iespējams praktiskiem eksperimentiem. Turklāt jāapzinās, ka daļa no kopējā iekšējā EMF Element vienmēr patērēta, lai uzturētu elektrodu reakciju (ražošanas no ūdeņraža atoma un skābekļa), un nevar tikt mērīta ārējā kontūra.

Secinājums.

Apkopojot, mēs varam secināt, ka daba dod mums, lai pārvērstu siltuma enerģiju noderīgu enerģiju un darbu, vienlaikus izmantojot kā "sildītāju" vidē, un kam nav "ledusskapi". Tādējādi Donnan efektu un iekšējais IF pārvērsts siltumenerģija apgrūtinātā daļiņu elektriskā lauka enerģijas DEL kā endoterma reakcijas siltumu tiek pārvērsta ķīmisko enerģiju.

Uzskatīts kontakta elements patērē siltumu no vidēja un ūdens, un piešķir elektroenerģijas, ūdeņraža un skābekļa! Turklāt enerģijas patēriņa process un ūdeņraža izmantošana kā kurināmo, un ūdens atgriežas pie siltuma nesēja!

pielikuma 3. daļā.

Šī daļa ir sīkāk apspriests Donnan līdzsvara efektu, pie krustojuma iekšējās HPDC metāla / pusvadītāju un Peltier karsē uz oksidēšanās-reducēšanās reakcijās un elektrodu potenciāla elementā.

Donnan potenciāls (pielikums №1)

Apsveriet mehānismu rašanās Donnan potenciālu Polyelectrolyte. Pēc disociācija Polyelectrolyte pretjoni sākt savu mazo, difūzijas, atstājot tilpumu aizņem makromolekulu. Virziena difūzija pretjoniem mazo apjoms Polyelectrolyte makromolekulām šķīdinātāja ir saistīts ar paaugstinātu koncentrāciju vairumā makromolekulu, salīdzinot ar pārējo risinājumu. Turklāt, ja, piemēram, mazās pretjoni ir negatīvi uzlādēts, tas rada, ka iekšējā daļa makromolekulas ir pozitīvi uzlādēts, un risinājums ir tieši blakus apjoma makromolekulu - negatīvs. ti ap pozitīvi uzlādētu macroion apjomu, ir sava veida "jonu atmosfēru" mazo counter-jonu - negatīvi lādētu. Izbeigšana jonu atmosfēra maksas pieaugums notiek tad, kad elektrostatiskā lauka starp jonu apjoma macroion atmosfēru un atlikumiem siltuma difūzijas mazo pretjoniem. Rezultātā līdzsvars potenciālu starpība starp atmosfēru un jonu macroions ir Donnan potenciālu. Donnan potenciāls saukta arī membrānas potenciālu, jo līdzīga situācija notiek puscaurlaidīgu membrānu, piemēram, kad tā atdalās elektrolīta šķīdumu, kas ir jonus divu veidu - spēj, un nevar iziet tai cauri ar tīru šķīdinātāju.

Donnan potenciālu var uzskatīt par ierobežojošu gadījumā difūzijas potenciālu, kad mobilitātes viena no jonu (šajā gadījumā macroion) ir nulle. Tad, saskaņā ar [1, p. 535], uzņemties atbildību par skaitītāja vienāds ar vienu:

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

Ed - Donnan potenciālu;

R - universālā gāzu konstante;

T - termodinamiskā temperatūra;

F - Faradeja konstante;

a1, a2 - counter-aktivitāte kontaktpunktu posmos.

Šajā locekli, kas atšķiras ar to membrāna atdala poliosnovaniya solutions (pH = Lg a 1 = 14) un polyacid (pH = Lg 2 = 0), Donnan potenciāls pāri membrānas istabas temperatūrā (T = 300 0 K) būtu:

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

Donnan potenciālie palielinās tieši proporcionāli temperatūrai. Par difūziju elektroķīmiskais šūnu Peltier siltumu ir vienīgais avots lietderīgo darbu, tas nav pārsteigums, ka šie elementi EMF palielinās līdz ar temperatūru. Pēc difūzijas šūnas ražošanas darbu, Peltier siltuma vienmēr tiek ņemts no apkārtējās vides. Kad pašreizējā plūsmu caur EDL veidojas Donnan efektu, tādā virzienā, kas sakrīt ar pozitīvo virzienu jomā DES (piemēram, kad laukā DES veic pozitīvu darbu), siltums tiek absorbēts no vides ražošanai šajā dokumentā.

Bet difūzijas elements ir nepārtraukts un vienvirziena izmaiņas jonu koncentrācijas, kas galu galā noved pie izlīdzināšanai koncentrācijas un iesūknēšanas vērsts izplatīšanu, atšķirībā no līdzsvara Donnan, kur, kādā gadījumā noplūdes quasistatic straumes jonu koncentrācijas, kad sasnieguši noteiktu vērtību, paliek nemainīgs .

Att. 2 ir shematiski no oksidēšanās-reducēšanās potenciālu reakciju ūdeņraža un skābekļa kad mainīgā skābumu šķīduma. Attēlā parādīts, ka elektroda potenciāls no skābekļa veidošanās reakcijas neesamības gadījumā OH jonu (1.23 volti in skābā vidē) ir atšķirīgs no tā paša potenciālu augstā koncentrācijā (0,4 volti sārmainā vidē) at 0.83 volti. Līdzīgi, elektrods potenciāls ūdeņraža veidošanas reakcijā, ja nav H + (-0.83 volti in sārmainā vidē) ir atšķirīgs no tā paša potenciālu augstā koncentrācijā (0 V skābā vidē), arī pie 0.83 volti [4. 66-67]. ti acīmredzams, ka 0.83 volti ir nepieciešams, lai iegūtu augsta koncentrācija ūdens attiecīgajās joniem. Tas nozīmē, ka 0,83 volti ir vajadzīga, lai masas neitrālu disociācijas ūdens molekulām iekļauj H + un OH joniem. Tādējādi, ja membrāna tiek atbalstīti mūsu Element katoda kosmosa skābā vidē un sārmainā anoda spriegums var sasniegt savus DEL 0,83 volti, kuru labā vienojoties ar teorētiskiem aprēķiniem agrāk minētie. Šis spriegums nodrošina lielu vadītspēja telpu DES membrānas ar ūdens disociācijas uz jonu tajā.

Att. 2. diagramma reducēšanās reakcijas potenciāls

sadalīšanās no ūdens, un H + ions un OH- ūdeņradi un skābekli.

IF un Peltier siltuma (Pielikums №2)

"No Peltier efektu iemesls ir tas, ka vidējā enerģija maksas pārvadātājiem (par definiteness elektroniem) iesaistīto elektrovadītspēju dažādos diriģentiem dažādās ... pārejā no vienas diriģents citā Electron vai pārsūtīt lieko elektrotīklu vai papildināt enerģijas trūkums uz tās rēķina (atkarībā no pašreizējā virzienā).

Att. 3. The Peltier ietekme uz kontaktu metāla un pusvadītāju N-: ԐF - Fermi līmenim; ԐC - apakšā vadīšanas joslā pusvadītāju; ԐV - valence band; I - pozitīvais virziens strāvas; apļi ar bultiņām parādīts shematiski elektroniem.

Pirmajā gadījumā pie kontakta, ir atbrīvota, un otrais - tā saukto uzsūcas .. Peltier siltuma. Piemēram, uz kontaktu pusvadītāju - metāls (3. attēls) enerģiju no elektroniem, kas iet no n-tipa pusvadītāja uz metāla (pa kreisi touch) ir ievērojami lielāks nekā Fermi enerģijas ԐF. Tāpēc tie pārkāpj siltuma līdzsvaru metāla. Līdzsvars tiek atjaunota kā rezultātā sadursmes, kurās thermalized elektroni, dodot lieko enerģiju kristālisks. režģis. Pusvadītāju metāla (pa labi touch), var nodot tikai visenerģētiskākajiem elektronus, tā, ka elektronu gāze metāla atdziest. Restaurācijas līdzsvara sadalījumu svārstību enerģijas patērē režģa "[2, p. 552].

Lai sazinātos ar metāla / p-pusvadītāju situācija ir līdzīga. jo p-vadītspējas pusvadītāju caurumi nodrošināt savu valence joslā, kas ir zem Fermi līmeņa, tad kontakts tiek atdzesēts, kurā elektroni plūst no p-semiconductor uz metāla. Peltier siltuma atbrīvo vai absorbē kontaktu divu vadītāju dēļ ražošanu negatīvs vai pozitīvs iekšējā IF.

Katrā kreisajā kontaktu sprauga (3 zīm.), Uz kuru Peltier siltums piešķiršana, kas ir elektrolīzes šūnu, piemēram, ūdens NaOH šķīdums (attēls 4) un metāla pusvadītāju un n-lai tas būtu ķīmiski inerts.

Att. 4. kreisās kontakts n-pusvadītāju un metāls ir atvērts un novieto spraugu elektrolīta šķīdumu. Apzīmējumi ir tāds pats kā attēlā. 3.

Jo, kad strāva plūst «es», pusvadītāju n-elektronu augstākajā enerģijas ierasties risinājumu nekā nāk no risinājuma metāla, šis enerģijas pārpalikumu (siltums Peltier), ir stāvēt šūnā.

Pašreizējā caur šūnas var būt tikai gadījums noplūdes tajās elektroķīmiskās reakcijas. Ja eksotermiskas reakcijas šūnu, Peltier siltums tiek izlaists šūnas, kā vairāk viņai nav kur iet. Ja reakcija šūnā - endoterma, tad Peltier karstums ir pilnīgi vai daļēji kompensēt endoterma efektu, ti, , lai iegūtu reakcijas produktu. Šajā piemērā, kopējais šūna reakcija: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endotermisks, tāpēc siltuma (enerģija) no Peltier ir radīt molekulas un H2 O2, ir veidoti uz elektrodiem. Tātad, mēs iegūstam, ka karstums Peltier izvēlēta vidē Labās n-kontaktu pusvadītāju / metāla netiek izlaists atpakaļ vidē, un tiek glabāti formā ķīmiskās enerģijas ūdeņraža un skābekļa molekulas. Protams, darbība ārējā sprieguma avota patērēts ūdens elektrolīzes, šajā gadījumā būs mazāks nekā gadījumā identisku elektrodu, kas neizraisa rašanos Peltier efektu ..

Neatkarīgi no īpašībām elektrodiem, elektrolīzes šūnai pats var absorbēt vai ražotu siltumu, kad iet caur Peltier pašreizējo protokolu. Kvazistatiskā apstākļi, potenciāls maiņa Gibbs šūnām [4, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, kur

Δ H - entalpija maiņa no šūnas;

T - termodinamiskā temperatūra;

Δ S - izmaiņas entropiju šūnas;

Q = - T Δ S - siltumu no Peltier šūnā.

Par ūdeņraža-skābekļa elektroķīmiskās šūnas pie T = 298 (K), izmaiņas entalpija ΔHpr = - 284.5 (kJ / mol) [8, p. 120], izmaiņa Gibbs potenciāls [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1.23 = - 237.3 (kJ / mol), kur

z - skaits elektronu molekulā;

F - Faradeja konstante;

E - EMF šūna.

tāpēc

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

ti ūdeņraža un skābekļa elektroķīmiskās šūna rada siltumu Peltier vidē, vienlaikus uzlabojot entropiju un samazinot tās. Tad, apgriezto procesam, kas ūdens elektrolīzes, kas ir gadījums mūsu piemērā, Peltier siltums Q mod = - Q ave = - 47.3 (kJ / mol) elektrolīta tiks absorbēts no apkārtējās vides.

Apzīmē P - Peltier siltumu, kas iegūts no vides Labās n-kontaktu pusvadītāju / metāla. Siltums P> 0 ir stāvēt šūnā, bet tāpēc, ka sadalīšanās ūdens šūnu endoterma reakcijas (Δ H> 0), tad Peltier siltums P ir, lai kompensētu termiskais efekts reakciju:

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

Mod Q atkarīga tikai sastāvu elektrolītu, jo Tas ir no elektrolīzes šūnas ar inertu elektrodu raksturīgs, un n ir atkarīgs tikai no elektrodu materiāliem.

Equation (1), liecina, ka karstums Peltier P un Peltier siltumu mod Q, ir lietderīgo darbu. ti Peltier siltuma ņemts prom no nesēja samazina izmaksas, ārējam strāvas avotam nepieciešama elektrolīzes procesā. Situācija, kad karstums medijs ir enerģijas avots ar lietderīgo darbu, ir raksturīga difūzijas, kā arī daudzu elektroķīmiskās šūnas, piemēri šādiem elementiem parādīti [3, p. 248-249].

Atsauces

1. Gerasimov Ya. I. kurss fizikālās ķīmijas. Pamācība: universitātēm. V 2 t. T.II. - 2nd ed .. - M. Ķīmija, Maskava, 1973. - 624 lpp.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier efekts. // Fiziskā enciklopēdija. 5 m. T. III. Magneto - Poynting teorēmu. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. rēķināties. DM Alekseev, A. M. BALDIN, AM Bonča-Bruevich, A. Borovik-Romanovu un citi - M:.. Liels krievu enciklopēdija, 1992. - 672 lpp. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Fizikālā ķīmija. 2 grāmatas. Vol. 1. Vielas uzbūve. Termodinamika: Proc. augstas skolām; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev -. 3rd ed .. - M. Augstākā. WK, 2001. - 512.. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Fizikālā ķīmija. 2 grāmatas. Vol. 2. Elektroķīmija. Ķīmiskā kinētika un katalīze: Proc. augstas skolām; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M. Augstākā. WK, 2001. - 319.. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV vispārējais kurss fizikā. Pamācība: universitātēm. 5 m. T.III. Elektroenerģijas. - 4th ed, stereotipi .. - M: FIZMATLIT;. Publicējot namu MIPT, 2004. - 656 lpp. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. fizikālā ķīmija polimēriem. - M. Ķīmija, Maskava, 1968. - 536 lpp.
7. Vetter K. Elektroķīmiskajiem kinētiku, tulkotie no vācu valodas ar autora grozījumiem Krievijas izdevuma, ko izdevis Corr. PSRS Zinātņu akadēmijas prof. Kolotyrkin YM - M. Ķīmija, Maskava, 1967. - 856 lpp.
8. P. Atkins Fizikālā ķīmija. 2. v. T.I., tulko no angļu valodas uz ārsta ar ķīmijas zinātni Butin KP - M. Mir, Maskava, 1980. - 580 lpp.