Hasznos munkát a hőt a környezet

1. rész Egyes fogalmak és meghatározások.

A elektromotoros erő (EMF) egybe van építve a külső erőtér része, amely tartalmaz egy áramforrás ... ható külső erőnek galvanizáló sejtekben a határok között, a elektrolit és az elektródák. Azt is működnek a határ két eltérő fémek, és meghatározza a kapcsolati potenciális különbség van köztük [5, p. 193, 191]. Összeg ugrik potenciál minden felületen az áramköri rész egyenlő a potenciális különbség a vezetékek található, a láncvégekkei és az úgynevezett elektromotoros erő EMF vezető áramkör ... lánc, amely csak a vezetékek az első fajta egyenlő a potenciális ugrás az első és az utolsó vezető közvetlen kapcsolatba velük (Volta jog) ... Ha az áramkör megfelelően nyitott, az EMF ez az áramkör nulla. Ahhoz, hogy korrigálja a nyitott rendszerű vezeték, amely magában foglalja a legalább egy elektrolitot, alkalmazandó jog V ... Nyilvánvaló, csak vezető áramkör, amely tartalmaz legalább egy vezeték a második fajta képezik elektrokémiai sejtek (vagy láncok elektrokémiai elemek) [1, p. 490-491].

Polielektrolitok polimerek, amelyek képesek disszociáló ionokra oldatban, így az azonos makromolekula, a nagy számú rendszeres díjat ... térhálósított polielektrolitok (ioncserélők, ioncserélő gyanta) nem oldódik, csak a megduzzad, miközben megőrzi a képességét, hogy disszociálnak [6, p. 320-321]. Polielektrolitok disszociál negatív töltésű macroion és H + ionokat nevezzük polisavak és disszociál pozitív töltésű ionokat és OH- macroion nevezett poliosnovaniyami.

Donnan egyensúlyi potenciál van a potenciál különbség fordul elő, hogy a fázis határán a két elektrolit ha ezt a határt nem átjárható az összes ionra. Áthatoihatatianság határértékeket egyes ionok okozhatják, például a jelenléte membránok nagyon keskeny pórusok, amelyek járhatatlan részecskék bizonyos méret felett. Szelektív permeabilitása a felület fordul elő, és ha bármely ionok olyan erősen kapcsolódik a fázisok egyikének, hogy hagyja, hogy általában nem. Pontosan viselkednek ionos ioncserélő gyanták, vagy ioncserélő csoport rögzített homopoláris kötés molekuláris rács vagy mátrix. A megoldás, hogy belsejében az ilyen mátrixok együtt képezi, hogy egy egyfázisú; oldatot, kívül található, - a második [7. 77].

Az elektromos kettős réteg (EDL) megy végbe, az interfész a két fázis meghatározott ellentétes töltésű rétegeket elrendezve egy bizonyos távolságra egymástól [7. 96].

Peltier ezt elkülönítés vagy abszorpciós hő a kapcsolati két különböző vezetékek irányától függően a villamos áram átfolyik a kapcsolati [2, p. 552].

2. rész: A fűtőközeg az elektrolízissel vizet.

Tekintsük a mechanizmusa előfordulása az áramkör az elektrokémiai cella (a továbbiakban elem), ábrán vázlatosan ábrázolt. 1, még EMF miatt a belső érintkező potenciálkülönbséget (PKK) és a hatás a Donnan (rövid leírása a lényege a Donnan hatás, belső PKK és kapcsolódó Peltier a hőt úgy juttatjuk a harmadik része a cikket).

Ábra. 1. sematikus ábrázolása egy elektrokémiai cella: 1 - a katódot oldatával érintkeztetjük a 3, az elektrokémiai redukciós reakciót az elektrolit kationok fordulnak elő a felületén, készült kémiailag inert erősen adalékolt n-félvezető. Része a katód összekötő, hogy egy külső feszültségforrás, fémezett; 2 - az anód oldatával érintkeztetjük a 4, a felületén előfordulhat elektrokémiai oxidációs reakció az elektrolit anionok, készült kémiailag inert erősen adalékolt p-félvezető. Része az anód csatlakozna, külső feszültségforrás, fémmel; 3 - katód térben, polielektrolit oldat, elválasszák vízben macroion r- negatív töltésű, és pozitív töltésű ellenionok kis K + (a jelen példában a hidrogén-ion H +); 4 - anódrekesz polielektrolit oldat vízben disszociáló be pozitív töltésű macroion R + és a negatív töltésű ellenionok kis A- (ebben a példában ez hidroxid ionok OH-); 5 - a membrán (membrán), át nem eresztő makromolekulák (macroion) polielektrolitok, de teljesen permeábilis a kis ellenionok K +, A- és vízmolekulák megosztott tér 3 és 4; Evnesh - külső feszültségforrás.

Emf a Donnan hatás

Az érthetőség kedvéért, az elektrolit a katód térben (. 3, 1. ábra) van kiválasztva vizes polisav oldatot (R-H +), az elektrolit és az anód rekesz (4, 1. ábra) - vizes poliosnovaniya (R + OH-). Ennek eredményeként a disszociációs polisavak a katód rekeszbe, a felszín közelében a katód (1, ábra. 1), van egy megnövekedett koncentrációja H + ionok. Pozitív töltés megjelenő közelében a katód felületét nem kompenzáljuk negatívan töltött macroions R-, hiszen nem tudnak jönni közel a felszínhez a katód mérete miatt, és a jelenléte pozitív töltésű ionokat atmoszféra (a részleteket lásd. Leírás Donnan hatás mellékletében №1 a harmadik rész a cikket). Így, a határréteg egy oldatot közvetlenül érintkezik a katód felületére van egy pozitív töltés. Ennek eredményeként, elektrosztatikus indukció a katód felületét, amelyek szomszédosak az oldatot, van egy negatív töltés a vezetési elektronok. Ie közötti határfelületen a katód felületét és a DES oldat keletkezik. Field a DES kitolja elektronokat a katód - az oldathoz.

Hasonlóképpen, az anód (2, ábra. 1), a határréteg az oldat az anódrészben (4, ábra. 1) közvetlenül érintkezik az anód felület egy negatív töltés, és az anód felületén, amelyek szomszédosak az oldatot, van egy pozitív töltés. Ie közötti határfelületen az anód felülete, és az oldatot is előfordul DES. Field a DES kitolja az elektronokat az oldatot - egy anód.

Így, a mező a DES a felületek a katód és az anód az oldattal, támogatott termikus oldat ion diffúziós, két belső EMF forrás, összehangoltan eljáró egy külső forrásból, azaz nyomja a negatív töltések a hurok az óramutató járásával ellentétes.

A disszociációs poliosnovaniya polisavak és is okoz termikus diffúzió a membránon keresztül (5, 1. ábra). H + ionokat a katódos tér -, hogy az anód, és OH ~ ionok az anód rekesz - katód. Macroion R + és R- polielektrolitok nem tudja mozgatni a membránon keresztül, így a katód térben van egy felesleges negatív töltés, és az anódos teret - feleslegben pozitív töltés, azaz van egy másik DPP miatt Donnan hatás. Ily módon a membrán is belsejében történik az EMF, összehangoltan eljáró külső hőforrást diffúzió és fenntartotta az oldatot az ionok.

Példánkban a feszültség a membrán elérheti 0,83 V, mint ez felel meg a változás potenciálja standard hidrogén elektród - 0,83-0 voltos az átmenet a lúgos közegben az anód rekeszben a katód rekeszbe savas környezetben. A részleteket lásd. Melléklet №1 A harmadik rész a cikkben.

Emf PKK belülről

Az Element EMF Ez akkor fordul elő, beleértve az érintkezési félvezető anód és a katód, hogy azok fém alkatrészek szolgálja, hogy csatlakoztassa a külső feszültségforrás. Ez EMF miatt a belső PKK. Belső HA nem hoz létre, szemben a külső területen a környező térben a kapcsolati vezetők, azaz Ez nem befolyásolja a mozgás töltött részecskék a vezetőn kívül. Építőipari n-félvezető / fém / p-félvezető kellően ismert, és használható például, egy termoelektromos Peltier modul. Nagysága az EMF Egy ilyen szerkezet szobahőmérsékleten értéket érhet el a sorrendben 0,4-0,6 Volt [5, p. 459; 2, p. 552]. Fields érintkezők vannak irányítva oly módon, hogy azok az elektronok az óramutató járásával ellentétes a hurok, azaz a együttesen jelentkezik a külső forrásból. Az elektronok emelni energiaszintjét a közeg elnyeli a hőt a Peltier.

Belső IF felmerülő diffúziója miatt az elektronok az érintkezési felületet az elektródák és a megoldás, éppen ellenkezőleg, kitolja az elektronok az óramutató járásával megegyező irányba a hurok. Ie A mozgás az elektronok az elem az óramutató járásával ellentétes E kapcsolatok kell felosztani Peltier hő. de mivel A elektronok átvitelét a katód az oldathoz, és az oldatot az anód szükségszerűen kíséri endoterm reakció hidrogén és oxigén, a hő a Peltier nem szabadul ki a tápközegbe, és az, hogy csökkentse az endoterm hatást, azaz a mint a „konzervált” a entalpia képződése hidrogén és oxigén. A részleteket lásd. Melléklet №2 harmadik része a cikket.

töltéshordozók (elektronok és ionok) mozognak Elem áramkör nem zárt pályák, nincs töltés az elem nem mozog egy zárt áramkört. Minden elektron anód kapott oldatot (a során oxidációs OH -ionok oxigén molekulák), és átengedjük egy külső áramkör a katód, elpárolog együtt hidrogén molekulák (a folyamat a hasznosítás ionok H +). Hasonlóképpen ionok OH- és H + nem mozog el egy zárt körben, de csak a megfelelő elektróda, majd elpárolog formájában molekuláris hidrogén és oxigén. Ie és az ionok és elektronok minden mozgó annak környezetében a gyorsuló területén DES, és a végén az út, amikor elérik az az elektród felületét egyesítjük a molekulában, konvertáló a teljes tárolt energia - az energia egy kémiai kötés, és ki a hurok!

Mind a belső források EMF Element, a költségek csökkentése külső forrásból vizet elektrolízis. Így, a hőt a környezeti elnyelő elemek működése során, hogy fenntartsák diffúziójának DES, az, hogy csökkentse a költségeit a külső forrásból, azaz Ez növeli az elektrolízis hatásfokát.

A víz elektrolízise nélkül bármilyen külső forrásból.

Az egyik áttekintő folyamatok játszódnak le az elem ábrán látható. 1, egy külső forrásból paramétereket nem veszi figyelembe. Tegyük fel, hogy a belső ellenállás egyenlő Rd és egy feszültség a 0. Ez Evnesh Elem elektródokat rövidre egy passzív terhelésű (lásd. 5.). Ebben az esetben az irányát és nagyságát DES területeken felmerülő a felület elemei ugyanazok maradnak.

Ábra. 5. Ehelyett Evnesh (ábra. 1), beleértve a passzív RL terhelés.

Határozza meg a feltételek a spontán áram ebben az elemet. Megváltoztatása Gibbs lehetséges, az alábbi képlet szerint (1) melléklete №1 a harmadik része a cikket:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

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

A Δ G arr <0 és spontán folyamat lehetséges.

Figyelembe vesszük továbbá, hogy az elemek a hidrogén generációs reakció lép fel savas közegben (elektróda potenciálja 0 volt), és az oxigén lúgos (elektród potenciálja 0,4 volt). Az ilyen elektród potenciálok egy membrán (5, ábra. 5), a feszültség, amelynél ez kell 0,83 voltot. Ie A szükséges energiát a képződését a hidrogén és oxigén csökken 0,83 (eV / molekula). Ezután a feltétele annak lehetőségét, spontán folyamat:

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

Azt találjuk, hogy az energia gát a hidrogén és oxigén molekulák elkerülhető, és anélkül, hogy egy külső feszültségforrás. Ie még n = 0,4 (eV / molekula), azaz amikor a belső elektróda HPDC 0,4 V, elem lesz egy dinamikus egyensúlyi állapot, és bármely (még a kis) változása az egyensúlyi feltételeket okoz a jelenlegi az áramkörben.

Egy másik akadálya a reakciók az elektródák az aktiválási energia, de elimináljuk az alagút hatás, felmerülő miatt a kis mérete közötti rés az elektródok és az oldat [7, p. 147-149].

Így, alapján az energia megfontolások, arra a következtetésre jutunk, hogy a spontán áram az elem ábrán látható. 5, ez lehetséges. De mi fizikai okok is okozhat ez a jelenlegi? Ezek az okok a következők:

1. A valószínűsége átmenet az elektronok a katód az oldatba magasabb, mint a valószínűsége átmenet az anód az oldatba, mivel n-félvezető katódok van egy csomó szabad elektronok a magas energiaszint, és a p-félvezető anód - csak a „lyukak”, és ezek a „lyukak” vannak olyan energiaszinten, ami alatt a katód elektronok;

2. A membránt támogatott a katódtérben egy savas környezetben, és az anód - lúgos. Abban az esetben az inert elektródok, ez vezet az a tény, hogy a katód elektród potenciál nagyobb lesz, mint az anód. Következésképpen, az elektronok kell mozgatni egy külső körön keresztül az anód és a katód;

3. A felületi töltés a polielektrolit oldatok felmerülő miatt a Donnan hatás, létrehozza az elektród / oldat mezőt, hogy a tér a katód elősegíti elektron hozamban a katód az oldatba, és a mező az anódon - elektron belépését az anód az oldatból;

4. egyensúly előre és hátra reakciók az elektródák (csere áramok) felé eltolva H + ionok közvetlen redukciós reakciók a katód és az oxidációs OH -ionok az anódon, hiszen kíséri azokat gázfejlődés (H2 és O2) könnyen lehasadnak reakciózóna (Le Chatelier-elv).

Kísérletek.

A kvantitatív értékelést a feszültség a terhelés által a Donnan hatás, kísérletet végeztünk, amelyben a katód elemként az az aktív szén a külső grafit elektróda és az anód - keveréke az aktív szén és anioncserélő gyanta AB-17-8 a külső grafitelektróda. Elektrolit - vizes nátrium-hidroxid-oldatot, az anód és a katód terek vannak elválasztva egy szintetikus filc. A nyitott külső elektródák ezen elem volt feszültsége körülbelül 50 mV. Amikor csatlakozik egy elem a külső terhelés 10 ohm fix áram mintegy 500 mikroamper. Ha a környezeti hőmérséklet emelkedik 20-30 0C feszültség a külső elektród nőtt 54 mV. Növelése a feszültséget a környezeti hőmérséklet megerősíti, hogy a forrás az EMF diffúzió, azaz a termikus a részecskék mozgását.

A kvantitatív értékelést a feszültség a terhelés a belső HPDC fém / félvezető kísérletet végeztünk, amelyben a sejt katód áll szintetikus grafit por a külső grafit elektróda és az anód - por a bór-karbid (B4C, p-félvezető) a külső elektródával. Elektrolit - vizes nátrium-hidroxid-oldatot, az anód és a katód terek vannak elválasztva egy szintetikus filc. A nyitott külső elektródák az elem feszültség körülbelül 150 mV. Amikor a készüléket a külső terhelés, hogy az elem 50 kOhm feszültség csökkent 35 mV., Az ilyen erős feszültségesés miatt az alacsony intrinsic bór-karbid, és ennek eredményeként, nagy belső ellenállással Element. Vizsgálati feszültség a hőmérséklet függvényében egy elemére ilyen szerkezet nem hajtjuk végre. Ez annak köszönhető, hogy az a tény, hogy egy félvezető, attól függően, hogy a kémiai összetétele, fokú dopping és egyéb tulajdonságait, a hőmérséklet-változás különböző módon befolyásolni tudja a Fermi szintet. Ie hőmérséklet hatása EMF Elem (növekedés vagy csökkenés), ebben az esetben függ a felhasznált anyagok, így ez nem utal kísérlet.

Ezen a ponton úgy folytatjuk másik kísérletben, amelyekben a sejt katódot keverékéből készült aktív szén por és KU-2-8 a külső rozsdamentes acél elektród és az anód elegyéből aktívszén-port, és anioncserélő gyanta AB-17-8, hogy a külső elektróda a rozsdamentes acélból készült. Elektrolit - vizes nátriumklorid-oldattal, az anód és a katód terek vannak elválasztva egy szintetikus érezte. Külső elektródák ezen elem október 2011 képes rövidre passzív árammérő. Jelenlegi ami azt mutatja, egy ampermérőt, körülbelül egy nap után viszont, a csökkenés 1 mA - legfeljebb 100 MKA (ami valószínűleg amiatt, hogy a polarizáció az elektródok), és azóta több mint egy éve nem változik.

A gyakorlati kísérletek fentiekben leírt kapcsolatban hatékonyabb anyagok elérhetetlensége kapott eredmények lényegesen alacsonyabb, mint az elméletileg lehetséges. Emellett tudatában kell lennie, hogy része a teljes belső elektromotoros erő Element mindig fogyasztott fenntartásához elektród reakció (a hidrogén és oxigén) és a nem mérhető a külső áramkörben.

Következtetés.

Összefoglalva, megállapíthatjuk, hogy a természet lehetővé teszi számunkra, hogy megtérít hőenergia át hasznos energiává, vagy munka, használata közben a „melegítő” környezet és ne kelljen a „hűtőszekrény”. Így Donnan hatás és a belső IF alakítjuk hőenergia a töltött részecskék a villamos erőtér energiáját DEL az endoterm reakció hő alakul át kémiai energiává.

Tekinthető érintkezőelem fogyaszt a hőt a közeg és a víz, és kiosztja a villamos energia, a hidrogén és az oxigén! Sőt, az eljárás az energiafogyasztás és a hidrogén, mint üzemanyag, és a víz visszatér a fűtőközeg!

3. része a melléklet tartalmazza.

Ez a rész részletesebben tárgyalja Donnan egyensúly hatást, találkozásánál a belső HPDC fém / félvezető és a Peltier hő redox reakciók és az elektróda potenciál az elemben.

Donnan potenciál (Függelék №1)

Tekintsük a mechanizmus előfordulásának Donnan potenciált polielektrolit. Disszociáció után polielektrolit ellenionok kezdődik a kis, diffúzió, így a kötet által elfoglalt makromolekula. Irányított diffúziója ellenionok a kis térfogatú polielektrolit makromolekulák az oldószerben a megnövekedett koncentráció a nagy részét a makromolekula képest a többi oldatot. Továbbá, ha, például a kis ellenionok negatív töltésű, ez azt eredményezi, hogy a belső rész a makromolekula pozitív töltésű, és az oldatot közvetlenül szomszédos a térfogata a makromolekula - negatív. Ie körül egy pozitív töltésű macroion kötet, van egyfajta „ion atmoszféra” a kis ellenionjaik - negatív töltésű. Megszűnése ionos atmoszférában töltés növekedés akkor következik be, amikor a elektrosztatikus mező közötti ion mennyiség macroion légkör és egyenlegek a termikus diffúzió kis ellenionok. A kapott egyensúlyi potenciál közötti különbség a légkör és az ionos macroions van Donnan potenciál. Donnan potenciál is nevezik membránpotenciál miatt Hasonló a helyzet jelentkezik a félig áteresztő membrán, például, amikor elválasztja az elektrolit oldat, amely ionok kétféle - képes, és nem képes a rajta való áthaladását a tiszta oldószer.

Donnan potenciál lehet tekinteni, mint egy korlátozó esetében a diffúziós potenciál, amikor a mobilitás egyik ionok (ebben az esetben macroion) nulla. Ezután szerint a [1, p. 535], átvételükkel számláló egyenlő egy:

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

Ed - Donnan potenciál;

R - egyetemes gázállandó;

T - termodinamikai hőmérséklet;

F - Faraday;

A1, A2 - counter-aktivitás a kapcsolati fázisban.

Ebben a tagja, ahol a membrán elválasztja poliosnovaniya oldatokban (pH = Lg 1 = 14) és poli-(pH = Lg egy 2 = 0), Donnan potenciálkülönbség a szobahőmérsékleten (T = 300 0 K) lenne:

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

Donnan potenciál növekedésével egyenes arányban keverjük. Mert diffúzió az elektrokémiai cella Peltier hő az egyetlen forrása a termelés hasznos munkát, akkor nem meglepő, hogy az ilyen elemeket EMF növekszik a hőmérséklet emelkedésével. A diffúziós cella gyártására munka, Peltier hő mindig figyelembe a környezetet. Amikor áram folyik át az EDL képződött Donnan hatást, olyan irányban, amely egybeesik a pozitív iránya területén DES (azaz, ha a területén a DES végez pozitív munka), a hő elnyelődik a környezetből a termelés a papír.

De a diffúziós elem egy folyamatos és egyirányú változást ionkoncentráció, ami végső soron a kiegyenlítési a koncentráció és a leállítás irányuló diffúzió, ellentétben egyensúlyi Donnan, ahol abban az esetben, szivárgás kvázisztatikus áramok ionkoncentráció, egyszer miután elért egy bizonyos értéket, változatlan marad .

Ábra. A 2. ábra egy diagram, a redox potenciál a reakciók a hidrogén és oxigén, amikor változik a oldat savassága. Az ábra azt mutatja, hogy az elektród potenciálja az oxigén képződéséhez vezető reakció hiányában OH -ionok (1,23 V savas környezetben) eltér az azonos potenciál nagy koncentrációban (0,4 V lúgos közegben) 0,83 voltot. Hasonlóképpen, az elektród potenciálja hidrogén-képző reakció hiányában H + (-0.83 V lúgos közegben) eltér az azonos potenciál magas koncentrációjú (0 V savas közegben), továbbá 0,83 V [4. 66-67]. Ie Nyilvánvaló, hogy 0,83 V van szükség annak érdekében, hogy magas koncentrációban kaphatjuk meg a víz a megfelelő ionok. Ez azt jelenti, hogy 0,83 V szükséges tömegű semleges vízmolekulák disszociációs H + és OH ~ ionok. Így, ha a membrán támogatja a mi Element katód teret savas közegben lúgos anód, a feszültség eléri a DEL 0,83 V, ami jó egyezést mutat az elméleti számítások korábban bemutatott. Ez a feszültség biztosítja a magas vezetőképességű teret DES membránra vizet disszociációs ionokra belül.

Ábra. 2. ábra redox reakció potenciálok

a víz lebomlása során, és a H + ionokat és OH- hidrogénre és oxigénre.

IF és Peltier hő (Függelék №2)

„Az ok a Peltier hatás, hogy az átlagos energia a töltéshordozók (számára meghatározottsága elektronok) részt vesz az elektromos vezetőképesség a különböző vezetékek különböző ... Az átmenet az egyik vezeték a másik elektron, vagy továbbítja a felesleges villamos hálózat vagy kiegészítse a hiánya, az energia saját költségén (attól függően, hogy az aktuális irány).

Ábra. 3. A Peltier az érintkező fém és a félvezető N-: ԐF - Fermi szinten; ԐC - az alján a vezetési sáv a félvezető; ԐV - vegyérték sáv; I - pozitív irányba áram; körök nyilakkal vázlatosan ábrázolt elektronokat.

Az első esetben a következő kapcsolati felszabadul, és a második - az úgynevezett felszívódik .. Peltier hő. Például, a kapcsolati félvezető - fém (3. ábra) az energia az elektronok, amelyek átmennek a n-típusú félvezető-fém (balra Touch) jelentősen magasabb, mint a Fermi energia ԐF. Ezért, akkor megsértik azokat a termikus egyensúly a fém. Egyensúly helyreáll eredményeként ütközés, amelyben termalizált elektronok, így a felesleges energiát kristályos. rács. A félvezető fém (jobb touch) is át csak a leginkább energikus elektronokat, úgy, hogy elektron gáz a fém lehűl. Az az egyensúly helyreállítását, forgalmazása rezgési energia rács „[2, p. 552].

Ha kapcsolatba kíván lépni a fém / p-félvezető hasonló a helyzet. mert p-vezetőképesség félvezető furatolt vegyértéksávja, hogy nem éri el a Fermi szintet, akkor a kapcsolati lesz lehűtjük, amelyben elektronok áramlását a p-félvezető, hogy a fém. Peltier felszabaduló hő vagy elnyeli a kapcsolatot a két vezeték, mivel a termelés negatív vagy pozitív a belső IF.

Tartalmazza a bal oldali érintkező nyílással (3.), Amelyen a Peltier hő elosztását, egy elektrolitikus cellában, például vizes nátrium-hidroxid-oldatot (4. ábra) és a fém félvezető és n-legyen kémiailag közömbös.

Ábra. 4. A bal kapcsolati n-félvezető, és a fém nyitott és helyezzük a különbség az elektrolit oldat. Jelölések ugyanazok, mint ábra. 3.

Mert, ha áram folyik «I», a félvezető n-elektronok magasabb energia érkezik megoldás, mint jön ki az oldatból, a fém, ez a felesleges energia (hő a Peltier) kell állni a sejtben.

A jelenlegi keresztül a sejt lehet csak szivárgása esetén az ott elektrokémiai reakciók. Ha az exoterm reakció a sejtben, a Peltier hő szabadul fel a sejtben, mint Több ő hová menni. Ha a reakció a cellában - endoterm, a Peltier-hő részben vagy egészben, hogy kompenzálja az endoterm hatása, azaz, hogy egy reakcióterméket alakítunk ki. Ebben a példában, a teljes sejt-reakció: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endoterm, így a hő (energia) a Peltier-elem létrehozásához molekulák és H 2O 2, vannak kialakítva az elektródákon. Így, azt kapjuk, hogy a hőt a Peltier kiválasztott közegben a megfelelő N-érintkező félvezető / fém nem szabadul vissza a környezetbe, és a tárolt formájában kémiai energiáját hidrogén és oxigén molekulák. Nyilvánvaló, a művelet a külső feszültségforrás fogy a víz elektrolízisével, ebben az esetben kisebb lesz, mint abban az esetben, azonos elektródákkal, ami nem esemény a Peltier ..

Függetlenül attól, hogy a tulajdonságok a elektródák, az elektrolitikus cella önmagában képes felvenni, vagy hőt, amikor áthalad a Peltier aktuális hozzá. A kvázi-statikus körülmények között, az esetleges változása a Gibbs sejtek [4, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, ahol a

Δ H - entalpia változás a sejt;

T - termodinamikai hőmérséklet;

Δ S - változás az entrópia a sejt;

Q = - T Δ S - hő a Peltier cella.

A hidrogén-oxigén elektrokémiai cella T = 298 (K), a változás az entalpia ΔHpr = - 284,5 (kJ / mól) [8, p. 120], a változás a Gibbs potenciális [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96.485 * 1,23 = - 237,3 (kJ / mól), ahol a

z - az elektronok száma molekulánként;

F - Faraday;

E - EMF sejt.

ezért

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

azaz hidrogén-oxigén elektrokémiai cella hőt termel a Peltier környezetben, miközben javítja annak entrópia és csökkenti annak. Ezután, a fordított folyamat, a víz elektrolízisével, ami a helyzet a mi példánkban, Peltier hő Q mod = - Q ave = - 47,3 (kJ / mól) az elektrolit kerül szívódik fel a környezetet.

Jelentése p - Peltier hő venni a környezetből a jobb n-érintkező félvezető / fém. A hő P> 0 lesz a cellában, hanem azért, mert víz bontása a sejtben endoterm reakció (Δ H> 0), a Peltier hő P, hogy kompenzálja a termikus hatás a reakció:

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

Mod Q függ csak a készítmény az elektrolit, hiszen Ez egy jellemző elektrolitikus cellában inert elektródok, és n értéke függ csak az elektróda anyagára.

(1) egyenlet azt mutatja, hogy a hőt a Peltier P és Peltier hő mod Q, a termelés a hasznos munkát. Ie Peltier hő elvették a közeg csökkenti a költségeit egy külső áramforráshoz szükséges elektrolízis. Egy helyzet, amikor a hő közeg egy energiaforrás előállítására hasznos munkát, jellemző diffúziós, valamint számos elektrokémiai cellákban, példák az ilyen elemek láthatók [3, p. 248-249].

Irodalom

1. Gerasimov Ya. I. Természetesen a fizikai kémia. Bemutató: Az egyetemek. V 2 t. T.II. - 2nd ed .. - M.: Chemistry, Moszkva, 1973. - 624 p.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier. // Fizikai enciklopédia. Az 5 m. T. III. Magneto - Poynting tétel. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. számítanak. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov és mások -. M.: Nagy orosz Encyclopedia, 1992 - 672 p. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Fizikai Kémia. A 2 könyvet. Vol. 1. anyag szerkezete. Termodinamika: Proc. középiskolákban; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. és munkatársai Godnev -. 3rd ed .. - M.: Magasabb. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Fizikai Kémia. A 2 könyvet. Vol. 2. Elektrokémiai. Kémiai kinetika és katalízis: Proc. középiskolákban; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M.: Magasabb. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV általános Természetesen a fizika. Bemutató: Az egyetemek. Az 5 m. T.III. Villamos energia. - 4. kiadás, sztereotípiák .. - M.: FIZMATLIT; Kiadó a MIPT, 2004. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. fizikai kémiája polimerek. - M.: Chemistry, Moszkva, 1968. - 536 p.
7. Vetter K. elektrokémiai kinetikai fordította a német nyelvet a szerző módosítását az orosz kiadás, szerk Corr. Szovjetunió Tudományos Akadémia prof. Kolotyrkin YM - M.: Chemistry, Moszkva, 1967. - 856 p.
8. P. Atkins Fizikai kémia. 2 v. T. I., fordították az angol nyelv a kémiai tudományok doktora Butin KP - M.: Mir, Moszkva, 1980. - 580 p.