Nëtzlech Aarbecht vun der Hëtzt vun der Ëmwelt

Deel 1. puer Begrëffer an Definitiounen.

D'electromotive Kraaft (emf) ass integral externen Kraaft Terrain Deel eng aktuell Quell vu ... externen Kraaft an handele Zellen am Grenze tëscht dem electrolyte an der gedränkt electroplating. Si Bedreiwen och op der Grenz tëscht zwee him Metaller a bestëmmen de Kontakt Potential Ënnerscheed therebetween [5, p. 193, 191]. Betrag spréngt Potenzialer op all Fläch vun der Circuit Rubrik ass gläich dem Potential Ënnerscheed tëscht dem Dirigenten, bei der Kette goung etabléiert, an ass der electromotive Kraaft emf Dirigent Circuit genannt ... nëmme vun der Dirigenten vun der éischter Aart Kette aus ass gläich dem Potential sprangen tëscht dem éischten an dem leschte Dirigent am direkte Kontakt hinnen (Volta Gesetz) ... Wann de Parcours ass richteg oppen, de emf dëser Circuit ass null. Fir richteg oppen-Circuit Dirigenten, déi op d'mannst ee electrolyte ëmfaasst, gesäit d'Gesetz net Volta gëllen ... Et ass kloer ze gesinn, datt nëmmen de Circuit Dirigenten, dorënner op d'mannst ee Dirigent vun der zweeter Zort sinn electrochemical Zellen (oder Kreesleef electrochemical Zellen) [1, p. 490 - 491].

Polyelectrolytes sinn mech kapabel an Protonen zu Léisung dissociating, also an der selwechter macromolecule, enger grousser Zuel Käschten vun Virgäng ... crosslinked polyelectrolytes (Ion exchangers, Ion-Austausch resin) verbidden net, just d`Duenung, iwwerdeems d'Fähegkeet engersäits zu dissociate [6, p. 320 - 321]. Polyelectrolytes dissociate an negativ gelueden macroion an H Protonen sinn polyacids genannt an dissociates nees positiv gelueden Protonen an OH- macroion genannt poliosnovaniyami.

Donnan Gläichgewiicht Potential ass d'Potential Ënnerscheed, dass tëscht déi zwee electrolytes um Phase Grenz geschitt, wann dës Limit fir all Protonen net permeable ass. Impermeability Limite fir e puer Protonen kann ëmmer, zum Beispill ginn, d'Präsenz vun Schläimhait mat ganz schmuel Pore déi fir Deelchen virun engem gewësse Gréisst impassable sinn. Selektiv permeability vum Interface existeiert an wann all Protonen esou staark un ee vun de Phasen Hausnummeren, datt hir kënne verloossen normalerweis net. behuelen genau ionic Ion realiséiert resins, oder Ion-Austausch Grupp homopolar Emissioun am molekulare strooss oder Matrixentgasung fix. D'Léisung, an esou matrices Formen ginn zesumme mam et eng eenzeg Phas; Léisung, ausserhalb, - déi zweet [7. 77].

Déi elektresch duebel Layer (Tiţu) ass am Interface vum zwou Phasen geschitt bei engem gewëssen Distanz vun all anere [7 Entsuerge vun oppositely gelueden Schichten Formatioun. 96].

Peltier Effet dës Isolatioun oder Un- vun Hëtzt am Kontakt vun zwou verschiddene Dirigenten je op der Richtung vun elektresche Stroum duerch de Kontakt leeft [2, p. 552].

Deel 2: Mat Hëllef der Hëtzt mëttel- an der electrolysis vu Waasser.

Betruecht de Mechanismus vun Optriede vum Circuit vun der electrochemical Zell (nodréiglech Element), dës Distanz schematically zu Lalumi. 1, méi emf wéinst der intern Kontakt Potential Ënnerscheed (PKK) an den Effet vun Donnan (kuurze vun der Essenz vun der Donnan Effekt, intern PKK an verbonne Peltier Hëtzt ass am drëtten Deel vum Artikel gëtt).

Figebam. 1. Sënn Representatioun vun enger electrochemical Zell: 1 - d'cathode ass mat enger Léisung vun 3, d'electrochemical Reduktioun Reaktioun vun der electrolyte signéieren kontaktéiert geschéien op senger Uewerfläch, huet vun engem chemesch Inertgas- déif eng Zort n-semiconductor. Deel vun der cathode et zu engem externen Volt Quell ëmklammen, metallized; 2 - d'Anode ass mat enger Léisung vun 4 kontaktéiert, op der Uewerfläch zielt electrochemical oxydéiert Reaktioun vun der electrolyte anions geschéien, war vun chemesch Inertgas- déif eng Zort p-semiconductor. Deel vun der Anode et zu engem externen Volt Quell ëmklammen, metallized; 3 - cathode Raum, polyelectrolyte Léisung, am Waasser um macroion dissociating R- erof gelueden an positiv gelueden counterions kleng K + (am Moment Beispill ass de Waasserstoff Ion H +); 4 - Anode unzekräizen polyelectrolyte Léisung am Waasser dissociating nees positiv gelueden macroion R + an negativ gelueden counterions kleng Dat (an dësem Beispill et hydroxide Protonen OH-); 5 - d'Membran (Blend), ass impermeable zu macromolecules (macroion) polyelectrolytes, mä ze kleng counterions K +, Dat Waasser a Molekülle gedeelt Plaz 3 an 4 komplett permeable; Evnesh - engem externen Volt Quell.

Emf vun Donnan Effekt

meng poliosnovaniya (R + OH-) - fir Kloerheet, d'electrolyte vun der cathode Raum (. 3, Well 1) ass meng polyacid Léisung (R-H +), déi electrolyte an der Anode unzekräizen (4, Figebam 1.) ausgewielt. Als Resultat vun dissociation polyacids am cathode unzekräizen, bei der Uewerfläch vun der cathode (1, Lalumi. 1), ass et eng grouss Konzentratioun vun H Protonen. Positiv Vitesse ass an der Géigend vun der cathode Uewerfläch Rostain ass net negativ gelueden macroions R- entschiedegt, well si kann net zu der Uewerfläch vun der cathode wéinst hirer Gréisst kommen no an der Presenz vun engem positiv ionic Atmosphär reprochéiert (fir Detailer gesinn. Beschreiwung Donnan Effekt an Decombis №1 vum drëtten Deel vum Artikel). Sou, huet d'Grenz Layer vun enger Léisung direkt am Kontakt mat der cathode Uewerfläch engem positive Vitesse. Als Resultat,, eng electrostatic Aféierungs- op der cathode Uewerfläch mat der Léisung Misère, ass do en negativen Vitesse vun der conduction Elektronepueren. dh am Interface tëscht dem cathode Uewerfläch an DES Léisung existeiert. Beräich vun der DES Spuerpak Elektronepueren vum cathode - un der Léisung.

Den Zerfall, op der Anode (2, Lalumi. 1), d'Grenz Layer vun der Léisung vun der Anode unzekräizen (4, Lalumi. 1) direkt am Kontakt mat der Anode Uewerfläch huet eng negativ Vitesse ass, an op der Anode Uewerfläch, Misère mat der Léisung, et ass eng positiv Vitesse. dh am Interface tëscht dem Anode Uewerfläch an der Léisung existeiert och DES. Beräich vun der DES Spuerpak Elektronepueren vun der Léisung - eng Anode.

Sou, den Terrain vun DES um Schnëttplazen vun der cathode an Anode mat der Léisung, thermesch Léisung Ion Diffusion ënnerstëtzt, sinn zwee intern emf Quell, mat engem externen Quell am Concert handele, i.e., ebessen Auer den negativen Käschten am Glück.

Dissociation poliosnovaniya polyacids a bewierkt och thermesch Diffusion duerch d'Membran (5, Well 1) H Protonen aus dem cathodic Raum -. Zu der Anode, an OH- Protonen aus dem Anode unzekräizen - e cathode. Macroion R + an R- polyelectrolytes kann net duerch d'Membran plënneren, also et aus dem cathode Raum do eng iwwerschësseg negativ Vitesse ass, an aus dem anodic Plaz - eng iwwerschësseg positiv Vitesse, i.e., et ass eng aner DPP wéinst der Donnan Effekt. Sou, existeiert der Membran och am emf, handele Concert mat engem externen Quell vun Hëtzt Diffusion an haten d'Léisung vun Protonen.

An eisem Beispill, kann de Volt ganze Membran 0,83 volts erreechen, wéi dat entsprécht am Potential vun Norm Waasserstoff Elektroden zu enger Ännerung vun - 0,83 op 0 volts am Iwwergank vum alkaline mëttel- an der Anode unzekräizen saierzege Ëmwelt vun der cathode Plaz. Fir Detailer, gesinn. An Decombis №1 vum drëtten Deel vum Artikel.

Emf PKK aus dem bannen

Dem Element emf Et geschitt, och an de Kontakt semiconductor Anode an cathode fir hir Metal Deeler Déngscht der externen Volt Quell ze konnektéieren. dëst emf wéinst intern PKK. Intern WANN net schafen, am Géigesaz zu den externen Terrain am Raum de Kontakt Dirigenten ronderëm, i.e. Et heescht Afloss net de Mëttelpunkt vun gelueden Deelercher am Strofraum de Dirigenten. Bau n-semiconductor / Metal / p-semiconductor ass genuch bekannt a benotzt gëtt, zum Beispill, eng thermoelectric Peltier Modul. D'visuell Magnitude vun der emf 0.6 Volt [5, p - esou eng Struktur op Raumtemperatur ka Wäerter vun der Commande vun 0,4 erreechen. 459; 2, p. 552]. Felder vun Kontakter sinn an esou enger Manéier ënner datt si Elektronepueren Auer am verantwortlech Auslänner, i.e. Akt am Concert mat den externen Quell. D'Elektronepueren Dréimoment der Energie Niveau vun der mëttelfristeg d'Hëtzt vun der Peltier Opsaug-.

Intern WANN wéinst de Diffusion vun Elektronepueren an der Kontakt Beräicher vun der gedränkt an d'Léisung, am Géigendeel Herrgott, Spuerpak Elektronepueren an no dréien Richtung am Glück. dh de Mëttelpunkt vun Elektronepueren an dem Element Auer an dës Kontakter mussen Peltier Hëtzt entgéintgeholl ginn. mee well den Transfert vun Elektronepueren vum cathode an der Léisung a vun der Léisung vun der Anode onbedéngt duerch en endothermic Reaktioun generéieren Waasserstoff a Sauerstoff, d'Hëtzt vun der Peltier begleet ass ass net an der mëttel- Matspiller, an ass der endothermic Effekt ze reduzéieren, i.e. am enthalpy vun Équipe vun Waasserstoff a Sauerstoff wéi "conserved". Fir Detailer, gesinn. An Decombis №2 drëtten Deel vum Artikel.

wwerreeche (Elektronepueren an Protonen) réckelen an Element Circuit net zougemaach Weeër, ass kee Vitesse am Element net an engem zougemaach Circuit bewegt. All Elektronen Anode aus der Léisung (am Laf vun oxydéiert vun OH- Protonen zu Sauerstoff Molekülle) kritt, an duerch en externen Circuit zu der cathode huet, ass volatilized zesumme mat Waasserstoff Molekülle (am Prozess vun Erhuelung vun Protonen + H). Den Zerfall Protonen OH- an H + nët an engem zougemaach Circuit plënneren, mä nëmmen op d'entspriechend Elektroden, an dann a Form vun molekulare Waasserstoff a Sauerstoff verdonschten. dh an der Protonen an aawer all an hir Ëmwelt Plënneren am schnelle Beräich vun DES, an zum Schluss vum Wee, wann se erreechen der Uewerfläch vun der Elektroden am Protein kombinéiert ginn, déi ganz gespäichert Energie Ëmwandlung - der Energie vun engem chemesche Emissioun, an aus dem dovun!

All vun der intern Quelle vun emf Element, Käschte reduzéieren externen Quell fir Waasser electrolysis. Sou, Diffusion vun DES der Hëtzt vun der entgoe Elementer während senger Operatioun Opsaug- ze erhalen, ass d'Käschte vun der externer Quell ze reduzéieren, i.e., Et geet der electrolysis Effizienz.

Electrolysis Waasser ouni extern Quell.

An iwwerpréift vir de Prozesser an der Element an Lalumi gewisen. 1, engem externen Quell Parameteren sinn net Rechnung gedroen. Spekuléiere gelooss, datt d'intern Resistenz ass gläich ze RD an engem Volt 0 Dat Evnesh Element gedränkt zu engem passiv opbauen shorted sinn (kuckt Lalumi. 5). An dësem Fall, bleiwen der Richtung an Magnitude vun DES Felder am Interface vun deenen Elementer déi déi selwecht.

Figebam. 5. Trotzdeem Evnesh (Lalumi. 1) dorënner passiv opbauen RL.

Bestëmmen d'Konditiounen vun spontan aktuell Flux an dësem Element. Operateur der Gibbs Potential, no der Formel (1) vun Decombis №1 vum drëtten Deel vun der Manifestatioun:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q Präfix

Wann P> Δ H + Q Präfix Präfix = 284,5 - 47.2 = 237.3 (Wandjann / mol) = 1.23 (Print / Protein)

der Δ G arr <0 a spontan Prozess ass méiglech.

Mir wäerten als weider, datt Elementer Waasserstoff Generatioun Reaktioun existeiert an engem saierzege mëttel- (Elektroden Potential vun 0 volts) a Sauerstoff an engem alkaline (Elektroden Potential vun 0,4 volts). Esou Elektroden Potenzialer gëtt eng Membran (5, Lalumi. 5), de Volt op déi dëst 0,83 volts ginn soll. dh der Energie fir d'Équipe vun Waasserstoff a Sauerstoff néideg ass vun 0.83 (Print / Protein) reduzéiert. Da der Konditioun vun der Méiglechkeet vun spontan Prozess gëtt:

P> 1,23 - 0.83 = 0,4 (Print / Protein) = 77.2 (Wandjann / mol) (2)

Mir fannen, datt d'Energie Barrière vum Waasserstoff a Sauerstoff Molekülle avoidable an ouni engem externen Volt Quell benotzt. dh souguer bei n = 0,4 (Print / Protein), i.e. wann den zentrale Elektroden 0,4 volts HPDC, Element gëtt an engem Zoustand vun dynamesch Gläichgewiicht ginn, an all (och kleng) Ännerung vun der Gläichgewiicht Konditiounen gëtt déi aktuell am Circuit féieren.

Aner Hindernis fir d'Reaktioune um gedränkt ass den Aktivéierungscode Energie, mä et ass duerch éliminéiert den Tunnel Effekt, déi wéinst der smallness vun der Spalt zwëschen de gedränkt an der Léisung [7, p. 147-149].

Also, op der Basis vun Energie Considératiounen, schléissen mir dass spontan aktuell am Element an Lalumi gewisen. 5, dat ass méiglech. Mä wat physikalesch Grënn kann dës aktuell Ursaach? Dëse Grënn sinn heiënnen opgezielt:

1. D'Wahrscheinlechkeet vun Transitioun vun Elektronepueren vum cathode an der Léisung méi héich wéi d'Wahrscheinlechkeet vun Iwwergank vum Anode duerch d'Léisung, well n-semiconductor cathode huet vill gratis Elektronepueren mat engem héich Energie Niveau, an der p-semiconductor Anode - nëmmen "Lächer", an dësen "Lächer" sinn op eng Energie Niveau ënnert der cathode Elektronepueren;

2. D'Membran ass am cathode Plaatz vun engem saierzege Ëmwelt, an am Anode ënnerstëtzt - alkaline. Am Fall vun Inertgas- gedränkt, féiert dat op d'Tatsaach, datt eng cathode Elektroden Potential grouss wéi de Anode gëtt. Doduercher, aawer muss dem cathode vum Anode duerch en externen Circuit plënneren;

3. D'Uewerfläch Vitesse vun der polyelectrolyte Léisungen wéinst den Effet Donnan Herrgott, schaaft um Elektroden / Léisung Terrain sou datt den Terrain um cathode Elektronen nozeginn vum cathode an der Léisung ënnerstëtzt, an den Terrain op der Anode - Elektronen Element an der Anode aus der Léisung;

4. Gläichgewiicht vir an ëmgedréint Reaktioune um gedränkt (realiséiert gëtt) Buergermeeschter Richtung H Protonen direkt Reduktioun Reaktioune um cathode an oxydéiert vun OH- Protonen am Anode, well si vun Équipe vun Gas (H2 an O2) kapabel liicht verloosse Reaktioun Zone (LeChatelier Prinzip) begleet.

Experimenter.

Fir grouss Evaluatioun vun der Volt ganze Laascht vun der Donnan Effekt, war en Experiment an deem de cathode Element Leeschtung vun der Aktivatioun Kuelestoff ofgeschloss mat de baussenzege GRAPHITE Elektroden an eng Anode - eng Mëschung aus ageschalt Kuelestoff a anion resin AB-17-8 mat de baussenzege GRAPHITE Elektroden. Electrolyte - meng NaOH Léisung, Anode an cathode Plazen sinn vun engem syntheteschen gefillt getrennt. Op oppen externen gedränkt vun dësem Element hat eng Volt ronn 50 anzegoen. Wéini en Element vun der externen opbauen verbonne 10 ohm fix vu ronn 500 microamps aktuell. Wann der entgoe Temperatur Erhéijunge vun 20 bis 30 0C Volt dem externen Elektroden bis 54 anzegoen fräi. der Volt um entgoe Temperatur waarden certifiéert datt d'Quell vun emf ass Diffusion, i.e. thermesch Mëttelpunkt vun der Deelchen.

Fir grouss Evaluatioun vun der Volt ganze Laascht vun de zentrale HPDC Metal / semiconductor Experimenter war an deem der Zell cathode mat de baussenzege GRAPHITE Elektroden an eng Anode syntheteschen GRAPHITE Pudder gehaal besteet aus - e Pudder vun Bor Carbide (B4C, p-semiconductor) mat dem baussenzege GRAPHITE Elektroden. Electrolyte - meng NaOH Léisung, Anode an cathode Plazen sinn vun engem syntheteschen gefillt getrennt. Op oppen externen gedränkt vun der Element Volt war iwwer 150 anzegoen. Wann den externen opbauen dem Element ëmklammen 50 kOhm Volt bis 35 anzegoen ewechgelooss., Wéi eng staark Volt Lëscht wéinst der niddereg direkt Ausriichtung Bor Carbide an, als Resultat, eng héich intern Resistenz Element. Enquête Volt versus Temperatur fir en Element vun esou Struktur ass net duerchgefouert. Dat ass wéinst der Tatsaach, datt, fir eng semiconductor, je seng chemesch Zesummesetzung, Ofschloss vun Doping an aner Eegeschafte, kann d'Temperatur Verännerung verschidde Manéieren hir Fermi Niveau Afloss. dh Temperatur Effekt op emf Element (méi oder erofgoen), an dësem Fall hänkt d'Material benotzt, also dat ass net schonns Experimenter.

Op dësem Punkt weider et aner Experimenter an déi Zell cathode vun enger Mëschung aus ageschalt Kuelestoff Pudder an KU-2-8 mat de baussenzege STAINLESS Stol Elektroden an der Anode aus enger Mëschung vun ageschalt Kuelestoff Pudder an anion resin AB-17-8 dem externen Elektroden gemaach ass aus STAINLESS Stol. Electrolyte - meng Léisung vun NaCl, de Anode an cathode Plazen sinn vun engem syntheteschen getrennt gefillt. Extern gedränkt vun dësem Element mat Oktober 2011 sinn gebass a kuerz-Circuit der passiv ammeter. Aktuell déi eng ammeter weist, ongeféier een Dag nom Tour, Verréngerung vun 1 MA - bis zu 100 MKA (déi anscheinend zu der Polariséierung tëscht de gedränkt wéinst ass), an well dann méi wéi engem Joer änneren net.

Praktesch Experimenter uewen am Zesummenhang mat der méi effikass Material Inaccessibilitéit kritt Resultater méi niddreg wéi theoretesch méiglech beschriwwen. Zousätzlech, ginn bewosst, datt en Deel vum Ganzen intern emf Element ëmmer fir Erhalen der Elektroden Reaktioun (d'Produktioun vu Waasserstoff a Sauerstoff) verbrannt an kann net am externen Circuit gemooss ginn.

Conclusioun.

Summing huet, kënne mir schléissen dass Natur erlaabt eis thermesch Energie an nëtzlech Energie oder schaffen, geflunn iwwerdeems als "gi waren" Ëmwelt mat an net eng "Frigo" mussen. Sou Donnan Effekt an intern WANN ëmgerechent thermesch Energie vun der gelueden Deelercher am elektrescht Feld Energie DEL als endothermic Reaktioun Hëtzt an chemesch Energie ëmgerechent.

Considéréiert Kontakt Element verbraucht Hëtzt aus der mëttel- a Waasser, an allocates elektresch Muecht, Waasserstoff a Sauerstoff! Desweideren, de Prozess vum Energieverbrauch an der Benotzung vu Waasserstoff als Brennstoff, an d'Waasser nees zréck an d'Hëtzt mëttel-!

Deel 3 vun der Decombis.

op der Kräizung vun der zentrale HPDC Metal / semiconductor an Peltier Hëtzt op redox Reaktioune an Elektroden Potenzialer am Element Dësen Deel ass weider Donnan Gläichgewiicht Effekt, diskutéiert.

Donnan Potential (Betriebspläng №1)

Betruecht de Mechanismus vun Optriede vun Donnan Potential fir polyelectrolyte. No dissociation polyelectrolyte counterions fänken hiren klengen, vun Diffusion, de Volume vun der macromolecule besat loosst. Direktional Diffusion vun counterions vun kleng Volumen polyelectrolyte macromolecules am Léisungsmëttelbad ass ze iwwerdribblen fir Konzentratioun am Gros vun der macromolecule wéinst wéi mat de Rescht vun der Léisung Verglach. Weider, wann, zum Beispill, sinn kleng counterions negativ gelueden, Resultater dëst an datt de bannenzegen Deel vun der macromolecule positiv zoustänneg sinn, an d'Léisung ass direkt op de Volume vun der macromolecule bascht - negativ. dh ronderëm eng positiv macroion Volume gelueden, et ass eng Zort "Ion Atmosphär" vun der klenger Konter-Protonen - negativ gelueden. Enn ionic Atmosphär Vitesse Wuesstem geschitt, wann der electrostatic Terrain tëscht dem Ion Volume macroion Atmosphär an Solden déi thermesch Diffusion vun kleng counterions. Déi doraus resultéierend Gläichgewiicht Potential Ënnerscheed tëscht der Atmosphär an der ionic macroions ass Potential Donnan. Donnan Potential ass och als Éieren Membran Potential, well eng ähnlech Situatioun existeiert op engem semipermeabler Membran, zum Beispill, wann et der electrolyte Léisung trennt déi Protonen vun zwou Aarte huet - kapabel an net kapabel vun laanschtgoungen weess vun der reng Léisungsmëttelbad.

Donnan Potential kann als limitéieren Fall vun der Diffusion Potential considéréiert ginn, wann d'Mobilitéit vun eent vun de Protonen (an dësem Fall macroion) null ass. Dunn, no [1, p. 535], Vitesse vun Konter t'selwecht eent huelen:

E d = (RT / F) Am ( A1 / A2), wou

Ed - Donnan Potential;

R - allgemengt Gas konstante;

T - thermodynamic Temperatur;

F - Faraday konstante;

A1, A2 - Konter-Aktivitéit am Kontakt Phasen.

An dësem Member, Hellef der Membran poliosnovaniya Léisungen (pH = LG engem 1 = 14) an polyacid (pH = LG engem 2 = 0), Donnan Potential ganze Membran bei Raumtemperatur (T = 300 0 K) wier trennt:

E d = (RT / F) (LG eng 1 - LG engem 2) Am (10) = (8,3 * 300/96500 ) * (14 - 0) * Am (10) = 0.83 Volts

Donnan Potential Erhéijunge direkt Undeel un Temperatur. Fir Diffusion vun der electrochemical Zell Peltier Hëtzt der eleng Quell fir d'Produktioun vun nëtzlech Aarbecht ass, ass et net aussergewéinlech, dass esou Elementer emf Erhéijunge mat Temperatur waarden. An Diffusion Zell fir d'Produktioun vun der Aarbecht, ass Peltier Hëtzt ëmmer aus der Ëmwelt geholl. Wann aktuell leeft duerch d'Tiţu Donnan Effekt gemaach, an enger Richtung mat der positiv Richtung vun de Visiteure vun DES Wale (i.e., wann den Terrain vun DES positiv Aarbecht stécht), ass Hëtzt vun der Ëmwelt fir d'Produktioun vun dësem Pabeier absorbéiert.

Mä de Diffusion Element ass eng kontinuéierlech a unidirektional Verännerung Ion Konzentratioun datt schlussendlech zu der equalization vun Konzentratioun féiert an Diffusion ënner afréiert, Géigesaatz Gläichgewiicht Donnan, Hellef, an engem Fall vun Rëss quasistatic gëtt Ion Konzentratioun, eemol e gewësse Wäert erreecht hunn, bleift onverännert .

Figebam. 2 weist engem Diagramm vun der redox Potenzialer vun de Reaktioune vu Waasserstoff a Sauerstoff wann der Aciditéit vun der Léisung änneren. De Beräich weist, datt d'Elektroden Potential vun der Sauerstoff Opstellung Reaktioun vun der Verontreiung vu OH- Protonen (1.23 volts an engem saierzege Ëmwelt) aus dem selwechten Potential bei héich Konzentratioun (0,4 volts an engem alkaline mëttel-) verschidden ass bei 0,83 volts. Den Zerfall, ass d'Elektroden Potential vun Waasserstoff-administrativ Reaktioun vun der Verontreiung vun H + (-0.83 volts zu alkaline mëttel-) anescht wéi déi selwecht Potential bei héich Konzentratioun (0 V an engem sauerem mëttel-), och bei 0,83 volts [4. 66-67]. dh evident dass 0,83 volts ass fir néideg eng héich Konzentratioun vu Waasser an déi jeeweileg Protonen ze kréien. Dat heescht, dass 0,83 volts fir eng Mass vun neutral dissociation Waasser Molekülle an H + an OH- Protonen néideg ass. Also, wann der Membran an eiser Element cathode Raum saierzege mëttelfristeg an eng alkaline anodic ënnerstëtzt gëtt, kann de Volt seng DEL 0,83 volts erreechen, déi mat der theoretesch Berechnungen presentéiert virdrun an gutt Accord ass. Dëst Volt gëtt eng héich Leit Plaz DES Membran vum Waasser dissociation duerch Protonen bannent et.

Figebam. 2. engem Ofstand redox Reaktioun Potenzialer

decomposition vu Waasser, an H Protonen an OH- an Waasserstoff a Sauerstoff.

WANN a Peltier Hëtzt (Betriebspläng №2)

"D'Ursaach vun der Peltier Effekt ass, datt d'Moyenne Energie vun der Vitesse wwerreeche (fir definiteness Elektronepueren) am elektreschen Leit an verschidden Dirigenten vun verschidden Équipe ... An der Transitioun vun engem Dirigent an aneren Elektronen oder iwwerschësseg Muecht Course weiderginn oder engem Mangel vun Energie op seng Käschte Zousaz (je aktuell Richtung).

Figebam. 3. D'Peltier Effekt op de Kontakt Metal an der semiconductor dräi: ԐF - Fermi Niveau; ԐC - ënnen vun der conduction Band vun der semiconductor; ԐV - VALENCE Band; Sin - positiv Richtung aktuell; Kreeser mat Feiler schematically Elektronepueren gewisen.

Am éischte Fall bei de Kontakt ass lancéiert, an der zweeter - déi opgehollen sougenannte .. Peltier Hëtzt. Zum Beispill, op der Kontakt semiconductor - Metal (Well 3) der Energie vun der Elektronepueren datt aus der N-Typ semiconductor zu Metal (lénks Touch) Ugrëff ass vill méi héich wéi de Fermi Energie ԐF. Dofir, sinn domadder si d'thermesch Gläichgewiicht an der Metal. Gläichgewiicht ass als Resultat vun Opstousse restauréiert, an deem thermalized Elektronepueren, Féierung iwwerschësseg Energie Kristallen. Course. D'semiconductor Metal (riets Touch) kann nëmmen déi energesche Elektronepueren Passe, sou datt Elektronen Gas am Metal killt. Op Restauratioun vun der Gläichgewiicht Verdeelung vun Schwéngunge Energie verbraucht strooss "[2, p. 552].

Ze kontaktéieren de Metal / p-semiconductor Situatioun ähnlech ass. well p-Leit semiconductor Lächer seng VALENCE Band déi dat ënnert dem Fermi Niveau ass, da gëtt de Kontakt gi si ginn, an deem Elektronepueren Flux vum p-semiconductor op d'Metall. Peltier Hëtzt Matspiller oder duerch de Kontakt vun zwee Dirigenten absorbéiert, wéinst der Produktioun vun negativ oder positiv vun der intern WANN.

Abegraff vun der rietser Kontakt Spalt (Lalumi. 3), op déi de Peltier Hëtzt Bewëllegung, eng electrolytic Zell, zum Beispill, meng NaOH Léisung (Well 4) an Metal semiconductor an N-Loosst et chemesch Inertgas- ginn.

Figebam. 4. D'lénks Kontakt n-semiconductor an der Metal ass oppen an de Gruef vun der electrolyte Léisung gesat. Bezeechnunge sinn déi selwecht wéi an Lalumi. 3.

Well, wann aktuell leeft «Ech», de semiconductor vun n-Elektronepueren an héich Energie ukommen Léisung wéi Léisung am Metal, dëst iwwerschësseg Energie (Hëtzt vun Peltier) aus nächste muss an der Zell Stand.

Déi aktuell duerch d'Zell kann nëmmen e Fall vun Rëss androen electrochemical Reaktioune ginn. Wann der exothermesche Reaktioun an der Zell, ass de Peltier Hëtzt an der Zell verëffentlecht, wéi méi si huet Fäegkeete goen. Wann d'Reaktioun vun der Zell - endothermic, der Hëtzt Peltier ass voll oder deelweis fir d'endothermic Effekt ze geluegt, dat heescht, eng Reaktioun Produit ze Form. An dësem Beispill de ganzen Zell Reaktioun: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endothermic, sou Hëtzt (Muecht) Peltier ass Molekülle an H2 O2 ze schafen, sinn op der gedränkt gemaach. Sou, kréien mir, datt d'Hëtzt vun der am mëttel- ausgewielt Peltier an déi richteg n-Kontakt semiconductor / Metal net zréck an d'Ëmwelt Verëffentlechung ass, an ass an der Form vu chemesche Energie vun Waasserstoff a Sauerstoff Molekülle gespäichert. Selbstverständlech, de Fonctionnement vun der externen Volt Quell ass fir d'electrolysis Waasser verbraucht, an dësem Fall wäert méi kleng wéi am Fall vun sëlwecht gedränkt, dauernd kee Optriede vum Effet Peltier ..

Egal vun der Eegeschafte vun der gedränkt, d'electrolytic Zell selwer kann absorbéieren oder Hëtzt Generéiere wann duerch déi aktuell teg Peltier laanschtgoungen. Der quasi-statesch Konditiounen, d'Potential Ännerung vun der Gibbs Zellen [4, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, wou

Δ H - enthalpy Ännerung vun der Zell;

T - thermodynamic Temperatur;

Δ S - Ännerung am entropy vun der Zell;

Q = - T Δ S - Hëtzt vun der Zell Peltier.

Fir engem Waasserstoff-Sauerstoff electrochemical Zell am T = 298 (K), déi Verännerung enthalpy ΔHpr = - 284.5 (Wandjann / mol) [8, p. 120], de Changement an der Gibbs Potential [4. e. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1.23 = - 237.3 (Wandjann / mol), wou

Z - Zuel vun Elektronepueren pro Protein;

F - Faraday konstante;

E - emf Zell.

dofir

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

dh Waasserstoff-Sauerstoff electrochemical Zell generéiert Hëtzt am Peltier Ëmwelt, iwwerdeems seng entropy verbesseren a seng noléisst. Dunn, an der ëmgedréit, et gesäit Prozess, de electrolysis vu Waasser, wat de Fall an eisem Beispill ass, Peltier Hëtzt Q Präfix = - Q ave = - 47.3 (Wandjann / mol) vun der electrolyte wäert aus der Ëmwelt absorbéiert ginn.

Geleeënheet P - Hëtzt Peltier vun der Ëmwelt an d'Recht geholl n-Kontakt semiconductor / Metal. D'Hëtzt P> 0 muss an der Zell stinn, mä well decomposition vum Waasser an der Zell endothermic Reaktioun (Δ H> 0), ass de Peltier Hëtzt P fir d'thermesch Effet vun der Reaktioun op Ersaz:

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

Präfix Q hängt nëmmen op d'Zesummesetzung vun der electrolyte, well Et ass eng Charakteristik vun de electrolytic Zell mat Inertgas- gedränkt, an n ass ofhängeg nëmmen op d'Elektroden Materialien.

Equatioun (1) weist, datt d'Hëtzt vun der Peltier P an Peltier Präfix Q Hëtzt, sinn der Produktioun vun nëtzlech Aarbecht. dh Peltier Hëtzt aus der mëttel- geholl ewech reduzéiert d'Käschte vun engem externen Muecht Quell fir electrolysis néideg. Eng Situatioun, wou d'Hëtzt mëttelfristeg eng Quell vun Energie fir d'Produktioun vun nëtzlech Aarbecht ass, charakteristesche vun Diffusion ass, wéi och fir vill electrochemical Zellen, Beispiller vun esou Elementer sinn an [3, p gewisen. 248 - 249].

Referenze

1. Gerasimov Ja. I. Laf vun kierperlech Chimie. Tutorial: Fir Universitéiten. V 2 t. T.II. - 2. Ed .. - M:. Chimie, Moskau, 1973 - 624 p.
2. Dashevskiy 3. M. Effekt Peltier. // Kierperlech Enzyklopedie. Zu 5 m. T. III. Geodynamo - Poynting dësen. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. zielen. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov an anerer - M:.. Great russesch Enzyklopedie, 1992 - 672 p. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Kierperlech Chimie. An 2 Bicher. Vol. 1. Struktur vun Ugeleeënheet. Thermodyanmik: Proc. fir héich Schoulen; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev -. 3. Ed .. - M:. Héich. WK, 2001 -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Kierperlech Chimie. An 2 Bicher. Vol. 2. Elektrochimie. Chemesche Kinetik an catalysis: Proc. fir héich Schoulen; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 Ed., Dëst - M:. Héich. WK, 2001 -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV allgemeng Laf vun der Physik. Tutorial: Fir Universitéiten. Zu 5 m. T.III. Stroum. - 4. Ed, Stereotypen .. - M: FIZMATLIT;. Éditeur vum MIPT, 2004 - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. Kierperlech Chimie mech. - M:. Chimie, Moskau, 1968 - 536 p.
7. VETTER K. Electrochemical Kinetik, aus der däitscher Sprooch mat den Amendementer zu der russescher Editioun d'Auteur iwwersat, erausgi vun Corr. UdSSR verlount Academy of Sciences prof. Kolotyrkin YM - M:. Chimie, Moskau, Dezember 1967, nom - 856 p.
8. P. Atkins Kierperlech Chimie. An 2 V. T.I., aus dem englesch Sprooch vum Dokter vun der chemescher Wëssenschaft Butin KP iwwersat - M:. Mir, Moskau, 1980. - 580 p.