Itil Travay pa chalè a nan anviwònman an

Pati 1. Gen kèk tèm ak definisyon.

Fòs la elèktromoteur (EMF) se entegral ekstèn pòsyon fòs jaden comprenant yon sous aktyèl ... ekstèn fòs aji nan ELECTROPLATING selil nan limit ki genyen ant elektwolit a ak elektwòd yo. Yo menm tou yo opere sou fwontyè ki genyen ant de metal disparèt epi detèmine kontak potansyèl diferans nan therebetween [5, p. 193, 191]. Kantite lajan so potentiels sou tout sifas nan seksyon an sikwi ki egal a diferans ki genyen potansyèl ant Worcester yo, ki chita nan pwent yo chèn, epi yo rele elèktromoteur fòs EMF kous la kondiktè ... chèn ki gen ladan sèlman nan Worcester yo nan kalite nan premye ki egal a so a potansyèl ant, premye a ak kondiktè a sot pase a nan dirèk kontakte yo (lwa Volta) ... Si kous la se byen louvri, EMF a kous sa a se zewo. Pou korije kondiktè a louvri-sikwi, ki gen ladan omwen yon elektwolit, vòlt lwa ki aplikab ... Li evidan, se sèlman sikwi kondiktè comprenant omwen yon kondiktè nan kalite nan dezyèm se selil electrochemical (oswa chenn eleman electrochemical) [1, p. 490 - 491].

Polielèktrolit yo Polymers ki kapab disosyasyon nan iyon nan solisyon, konsa nan makromolekul a menm, yon gwo kantite renouvlab chaj ... polielèktrolit retikulasyon (èchanjeur ion, ion-echanj résine) pa fonn, se sèlman vin anfle, pandan y ap kenbe kapasite nan separe [6, p. 320 - 321]. Polielèktrolit separe an gen chaj negatif macroion ak H + iyon yo rele polyacids ak disosi nan pozitivman chaje iyon ak OH- macroion rele poliosnovaniyami.

Donnan ekilib potansyèl se diferans ki genyen potansyèl ki fèt nan fwontyè a faz ant de elektwolit yo si limit sa a se pa pèmeyab nan tout iyon. limit etancheite pou kèk iyon ka ki te koze, pou egzanp, prezans nan manbràn ak porositë trè etwat ki se enfranchisabl pou patikil pi wo a yon gwosè sèten. Selektif pèmeyabilite ki nan koòdone nan fèt ak si genyen iyon yo sitèlman lye nan youn nan faz yo ki kite li jeneralman pa kapab. Egzakteman konpòte iyonik rezin ion echanj, oswa yon gwoup ion-echanj fiks kosyon omopolèr nan lasi a molekilè oswa matris. Solisyon an, yo te andedan matris fòm sa yo ansanm ak li yon faz sèl; solisyon, ki localize andeyò, - dezyèm a [7. 77].

elektrik doub kouch nan (EDL) se fèt nan koòdone a nan de faz yo mete nan opoze chaje kouch jete nan yon distans sèten soti nan chak lòt [7. 96].

Peltier efè izolasyon sa a oswa absòpsyon nan chalè nan kontak la nan de Worcester diferan tou depann de yon direksyon ki nan kouran elektrik ap koule tankou dlo nan kontak la [2, p. 552].

Pati 2: Lè l sèvi avèk mwayen an chalè nan electrolysis elektwoliz a nan dlo.

Konsidere mekanis nan ensidan nan kous la nan selil la electrochemical (ki eleman), montre Schematics nan Fig. 1, plis EMF akòz kontak entèn potansyèl diferans lan (PKK) ak efè a nan Donnan (deskripsyon tou kout nan sans nan nan efè a Donnan, se entèn PKK ak asosye chalè Peltier bay nan twazyèm pati a nan atik la).

Fig. 1. reprezantasyon Schematic nan yon selil electrochemical: 1 - se katod nan kontakte ak yon solisyon nan 3, reyaksyon an rediksyon electrochemical nan caption yo elektwolit rive sou sifas li yo, te fè nan yon pwodui chimik inaktif lou dope n-semi-conducteurs. Pati nan katod la konekte li nan yon sous vòltaj ekstèn, metalize; 2 - se kontakte anodik la ak yon solisyon nan 4, sou sifas la ladan l 'rive electrochemical reyaksyon oksidasyon nan anyon yo elektwolit, te fè nan pwodui chimik inaktif lou dope p-semi-conducteurs. Pati nan anodik la konekte li nan yon sous vòltaj ekstèn, metalize; 3 - espas katod, solisyon polielèktrolit, disosyasyon nan dlo nan macroion r- gen chaj negatif ak pozitivman chaje counterions ti K + (nan egzanp lan prezan se ion nan idwojèn H +); 4 - anodik solisyon lòj polielèktrolit nan dlo disosyasyon nan pozitivman chaje R macroion + ak counterions gen chaj negatif ti A- (nan egzanp sa a li SODIUM iyon OH-); 5 - manbràn (dyafram nan), se enpèmeyab makromolekul (macroion) polielèktrolit, men konplètman pèmeyab nan ti counterions K +, A- ak molekil dlo pataje espas 3 ak 4; Evnesh - yon sous vòltaj ekstèn.

EMF pa Donnan efè

Pou klè, se elektwolit nan nan espas ki la katod (. 3, Figi 1) chwazi akeuz solisyon polyacid (R-H +), elektwolit a ak lòj la anodik (4, fig frans 1.) - akeuz poliosnovaniya (R + OH-). Kòm yon rezilta nan polyacids izolman nan lòj la katod, tou pre sifas la nan katod la (1, 1 Fig.), Gen yon konsantrasyon ogmante nan H + iyon. chaj pozitif parèt nan vwazinaj la nan sifas la katod se pa sa lot konpanye gen chaj negatif macroions R-, depi yo pa ka vin fèmen nan sifas la nan katod la akòz gwosè li yo ak prezans nan yon atmosfè pozitivman chaje iyonik (pou plis detay wè. Deskripsyon efè Donnan nan Anèks №1 nan twazyèm pati a nan atik la). Kidonk, kouch nan fwontyè nan yon solisyon dirèkteman an kontak ak sifas la katod gen yon chaj pozitif. Kòm yon rezilta, yon endiksyon Electrostatic sou sifas la katod, vwazen ak solisyon an, gen yon chaj negatif nan elektwon yo kondiksyon. Sa vle di nan koòdone ki genyen ant sifas la katod ak DES solisyon rive. Jaden ki DES a pouse elektwon soti nan katod la - solisyon an.

Menm jan an tou, sou anodik la (2, Fig. 1), kouch nan fwontyè nan solisyon an nan lòj la anodik (4, Fig. 1) dirèkteman an kontak ak sifas la anodik gen yon chaj negatif, ak sou sifas la anodik, vwazen ak solisyon an, gen yon chaj pozitif. Sa vle di nan koòdone ki genyen ant sifas la anodik ak solisyon a rive tou DES. Jaden ki DES a pouse elektwon soti nan solisyon an - yon anodik.

Se konsa, jaden an nan DES nan interfaces yo nan katod la ak anodik ak solisyon an, te sipòte tèmik solisyon ion difizyon, yo se de entèn sous EMF, aji nan konsè ak yon sous ekstèn, dir, pouse akizasyon yo negatif nan bouk la envers.

polyacids izolman poliosnovaniya ak tou ki lakòz difizyon tèmik a manbràn nan (5, Figi 1) H + iyon soti nan espas ki la katodik -. anodik la, ak OH- iyon soti nan lòj la anodik - yon katod. Macroion R + ak R- polielèktrolit pa ka deplase atravè manbràn lan, se konsa li nan men espas ki la katod gen yon depase chaj negatif, ak pou soti nan espas ki la Anodized - yon eksè chaj pozitif, mwen, gen yon lòt DPP akòz efè a Donnan. Kidonk, manbràn nan tou fèt andedan EMF a, aji nan konsè ak yon sous ekstèn nan difizyon chalè ak kenbe solisyon an nan iyon.

Nan egzanp nou an, vòltaj la atravè manbràn nan ka rive jwenn 0.83 vòlt, kòm sa a koresponn ak yon chanjman nan potansyèl de estanda electrodes idwojèn nan - 0.83 nan 0 vòlt nan tranzisyon soti nan medyòm a asid nan lòj la anodik katod lòj asid anviwònman an. Pou detay, wè. Nan Anèks №1 nan twazyèm pati a nan atik la.

EMF PKK soti nan anndan an

EMF a Eleman Li rive, ki gen ladan nan anodik la kontak semi-conducteurs ak katod nan pati metal yo sèvi konekte sous la vòltaj ekstèn. sa a EMF akòz entèn PKK. Entèn SI pa kreye, nan kontra nan jaden an ekstèn nan espas ki la ki antoure Worcester yo kontak, dir Li pa afekte mouvman an nan chaje patikil deyò Worcester yo. Konstriksyon divizyon n-semi-conducteurs / metal / p-semi-conducteurs se ase li te ye epi li se itilize, pou egzanp, yon tèrmo Peltier modil. grandè a EMF a yon estrikti konsa nan tanperati chanm ka rive jwenn valè nan lòd la 0.4 - 0.6 Volt [5, p. 459; 2, p. 552]. Jaden nan kontak yo dirije nan yon fason ke yo pouse elektwon envers nan bouk la, dir aji nan konsè ak sous la ekstèn. elektwon yo ogmante nivo nan enèji nan medyòm a absòbe chalè a nan Peltier la.

Entèn SI ki rive akòz difizyon an nan elektwon nan zòn ki kontakte a elektwòd yo ak solisyon an, sou kontrè a, pouse elektwon nan yon direksyon ki goch nan bouk la. Sa vle di dwe mouvman an nan elektwon nan Eleman nan envers nan kontak sa yo pral resevwa lajan Peltier chalè. men, paske se se transfè a nan elektwon soti nan katod la nan solisyon an ak nan solisyon an nan anodik la nesesèman akonpaye pa yon reyaksyon andotèmik génération idwojèn ak oksijèn, chalè a nan Peltier a se pa sa lage nan mwayen an, epi ki se diminye efè a andotèmik, dir tankou "konsève" nan enthalpy la nan fòmasyon nan idwojèn ak oksijèn. Pou detay, wè. Nan Anèks №2 twazyèm pati a nan atik la.

transpòtè (elektwon ak iyon) deplase nan Eleman kous pa chemen fèmen, pa gen chaj nan eleman an se pa sa k ap deplase nan yon sikwi fèmen. Chak anodik elèktron jwenn nan solisyon an (nan kou a nan oksidasyon nan OH- iyon nan molekil oksijèn), ak te pase nan mitan yon sikwi ekstèn yo katod la, se volatilize ansanm ak molekil idwojèn (nan pwosesis la nan rekiperasyon nan iyon H +). Menm jan an tou ions OH- ak H + pa deplase nan yon sikwi fèmen, men se sèlman nan electrodes ki koresponn lan, ak Lè sa evapore nan fòm lan nan idwojèn molekilè ak oksijèn. Sa vle di ak iyon yo ak elektwon chak deplase nan anviwònman li nan jaden an akselere nan DES, ak nan fen chemen an, lè yo rive nan yo sifas la nan electrodes a konbine nan molekil la, konvèti tout ki estoke enèji nan - enèji a nan yon kosyon pwodui chimik, ak soti nan bouk la!

Tout moun nan sous yo entèn nan EMF Eleman, diminye depans sous ekstèn pou electrolysis dlo. Se konsa, chalè a nan anbyen nan absòbe eleman pandan yon operasyon li yo yo kenbe difizyon nan DES, se diminye a depans pou sous la ekstèn, dir, Li ogmante efikasite nan electrolysis elektwoliz.

Electrolysis nan dlo san yo pa nenpòt sous ekstèn.

Nan revize pwosesis yo ki rive nan eleman nan montre nan Fig. 1, yon paramèt sous ekstèn pa yo te pran an kont. Sipoze ke rezistans a entèn ki egal a Rd ak yon vòltaj nan 0. Sa Evnesh elektwòd Eleman yo kour nan yon chay pasif (al gade Fig. 5). Nan ka sa a, direksyon an ak mayitid nan DES jaden yo ki rive nan koòdone nan nan eleman yo rete menm bagay la.

Fig. 5. Olye de sa Evnesh (Fig. 1) ki gen ladan pasif RL chaj.

Detèmine kondisyon sa yo nan espontane koule aktyèl la nan sa a eleman. Chanje potansyèl la Gibbs, dapre fòmil la (1) nan Anèks №1 nan twazyèm pati a nan atik la:

Δ G ArR = (Δ H ArR - n) + K mod

Si P> Δ H + K mod mod = 284,5 - 47.2 = 237.3 (kj / mol) = 1.23 (eV / molekil)

ArR a Δ G <0 ak pwosesis espontane se posib.

Nou pral konsidere plis ke reyaksyon eleman idwojèn jenerasyon rive nan yon mwayen asid (electrodes potansyèl de 0 vòlt), ak oksijèn nan yon (potansyèl electrodes a 0.4 vòlt) asid. potentiels electrodes sa bay yon manbràn (5, Fig. 5), vòltaj la nan ki sa a ta dwe 0.83 vòlt. Sa vle di se enèji ki nesesè pou fòmasyon an nan idwojèn ak oksijèn redui a 0.83 (eV / molekil). Lè sa a, kondisyon an nan posibilite pou pwosesis espontane pral:

P> 1.23 - 0.83 = 0.4 (eV / molekil) = 77.2 (kj / mol) (2)

Nou jwenn ke baryè a enèji nan idwojèn ak oksijèn molekil sa yo evite ak san yo pa lè l sèvi avèk yon sous vòltaj ekstèn. Sa vle di menm nan n = 0.4 (eV / molekil), dir lè anndan electrodes HPDC 0.4 vòlt yo, eleman yo pral nan yon eta de dinamik ekilib, ak nenpòt (menm ti) chanjman nan kondisyon sa yo balans ap lakòz aktyèl la nan kous la.

Yon lòt obstak nan reyaksyon yo nan elektwòd yo se enèji a deklanchman, men li se elimine nan efè a tinèl, ki rive akòz petites la nan diferans ki genyen ant elektwòd yo ak solisyon an [7, p. 147-149].

Kidonk, sou baz la nan konsiderasyon enèji, nou konkli ke aktyèl espontane nan eleman yo montre nan Fig. 5, li se posib. Men, sa ki rezon fizik kapab lakòz sa a kounye a? rezon sa yo yo ki nan lis pi ba a:

1. Pwobabilite ki genyen pou tranzisyon nan elektwon soti nan katod la nan solisyon an pi wo pase pwobabilite ki genyen pou tranzisyon soti nan anodik la nan solisyon an, depi n-semi-conducteurs katod gen yon anpil nan elektwon gratis ak yon nivo enèji segondè, epi anodik la p-semi-conducteurs - se sèlman "twou", ak sa yo "twou" yo se nan yon nivo enèji anba a elektwon yo katod;

2. se manbràn an sipòte yo nan espas ki la katod nan yon anviwònman asid, ak nan anodik la - asid. Nan ka a nan elektwòd inaktif, sa a mennen nan lefèt ke yon potansyèl katod electrodes vin pi gwo pase anodik la. Kontinwe, elektwon dwe deplase nan yon sikwi ekstèn soti nan anodik la katod a;

3. Chaj la sifas nan solisyon yo yo te polielèktrolit ki rive akòz efè a Donnan, li kreye a electrodes / jaden an solisyon sa yo ki jaden an nan katod la fè pwomosyon elèktron sede soti nan katod la nan solisyon an, ak jaden an nan anodik - antre nan elèktron nan anodik la soti nan solisyon an;

4. balans pou pi devan ak ranvèse reyaksyon a elektwòd yo (kouran echanj) partial nan direksyon H + iyon reyaksyon rediksyon dirèk nan katod la ak oksidasyon nan OH- iyon an anodik la, depi yo yo te akonpaye pa fòmasyon nan gaz (H2 ak O2) ki kapab fasil kite zòn reyaksyon (Prensip Le Chatelier a).

Eksperyans.

Pou evalyasyon kantitatif vòltaj la atravè chay la pa efè a Donnan, yo te yon eksperyans fèt nan ki Eleman nan katod fèt nan kabòn nan aktive ak electrodes a deyò grafit ak yon anodik - yon melanj de aktive kabòn ak anyonik résine AB-17-8 ak grafit electrodes la deyò. Elektwolit - akeuz solisyon NaOH, anodik ak katod espas yo separe pa yon te santi sentetik. Sou elektwòd louvri ekstèn nan sa a eleman te gen yon vòltaj nan sou 50 mv. Lè ki konekte nan yon eleman nan chay la ekstèn 10 om fiks aktyèl la nan sou 500 microamps. Lè anbyen ogmante tanperati a soti nan 20 a 30 0C vòltaj electrodes la ekstèn ogmante a 54 mv. Ogmante vòltaj la nan tanperati a anbyen konfime ke sous la nan EMF se difizyon, dir mouvman tèmik nan patikil yo.

Pou evalyasyon kantitatif vòltaj la atravè chay la soti nan anndan HPDC eksperyans la metal / semi-conducteurs te fèt nan ki katod nan selil konsiste de poud grafit sentetik ak electrodes a deyò grafit ak yon anodik - yon poud nan bor carbure (B4C, p-semi-conducteurs) ak grafit electrodes la deyò. Elektwolit - akeuz solisyon NaOH, anodik ak katod espas yo separe pa yon te santi sentetik. Sou elektwòd louvri ekstèn nan vòltaj la eleman te sou 150 mv. Lè konekte chay la ekstèn nan eleman 50 ko vòltaj la tonbe nan 35 mv., Tankou yon gout vòltaj fò akòz carbure a ki ba intrinsèques bor, epi, kòm yon rezilta, yon wo entèn rezistans Eleman. Envestigasyon vòltaj kont tanperati pou yon eleman nan estrikti sa yo se pa sa te pote soti. Sa a se akòz lefèt ke, pou yon semi-conducteurs, tou depann de konpozisyon chimik li yo, degre nan dopan ak lòt pwopriyete yo, chanjman nan tanperati nan diferan fason kapab enfliyanse nivo Fermi li yo. Sa vle di efè tanperati sou EMF Eleman (ogmante oswa diminye), nan ka sa a depann sou materyèl yo te itilize, se konsa sa a se pa indicative eksperyans.

Nan pwen sa a li kontinye yon lòt eksperyans nan ki se katod selilè te fè nan yon melanj de poud aktive kabòn ak KU-2-8 ak deyò electrodes nan asye pur ak anodik la soti nan yon melanj de aktive poud kabòn ak anyonik résine AB-17-8 electrodes nan ekstèn soti nan asye pur. Elektwolit - akeuz solisyon nan NaCl, anodik ak katod espas yo yo separe pa yon sentetik santi yo. elektwòd ekstèn nan sa a eleman ak Oktòb 2011 yo kapab kout-sikwi anpermetrik nan pasif. Kouran ki montre yon anpermetrik, sou yon jou apre vire, diminye pa 1 MA - jiska 100 mka (ki se aparamman akòz polarization la nan elektwòd yo), ak depi lè sa a plis pase yon ane pa chanje.

Nan eksperyans pratik dekri anwo a nan koneksyon avèk pi efikas materyèl inaksesibilite jwenn rezilta yo anpil pi ba pase teyorikman posib. Anplis de sa, ou dwe konnen pati sa a nan EMF nan total entèn Eleman toujou boule pou kenbe reyaksyon an electrodes (pwodiksyon an nan idwojèn ak oksijèn) epi yo pa kapab mezire nan kous la ekstèn.

Konklizyon.

Sentèz moute, nou ka konkli ke nati pèmèt nou konvèti enèji tèmik nan enèji itil oswa travay, pandan w ap itilize kòm yon anviwònman "aparèy chofaj" epi yo pa gen yon "frijidè". Se konsa Donnan efè ak entèn SI konvèti enèji tèmik nan patikil yo chaje nan enèji nan jaden elektrik se DEL kòm chalè a reyaksyon andotèmik konvèti nan enèji chimik.

Konsidere kòm eleman kontak manje chalè ki soti nan mwayen an ak dlo, ak rezèvè pouvwa elektrik, idwojèn ak oksijèn! Anplis, pwosesis la nan konsomasyon enèji epi sèvi ak nan idwojèn kòm yon gaz, ak dlo a retounen tounen nan medyòm a chalè!

Pati 3 nan Anèks la.

Pati sa a plis diskite Donnan efè ekilib, nan junction de anndan HPDC metal / semi-conducteurs a ak Peltier chalè sou reyaksyon oksido ak potentiels electrodes nan eleman an.

Donnan potansyèl (Apendis №1)

Konsidere mekanis nan ensidan nan Donnan potansyèl pou polielèktrolit. Apre counterions izolman polielèktrolit kòmanse ti li yo, pa difizyon, kite volim nan okipe pa makromolekul la. Direksyon difizyon nan counterions nan ti makromolekul volim polielèktrolit nan sòlvan an se akòz ogmante konsantrasyon nan èstime nan makromolekul a kòm konpare ak rès la nan solisyon an. Pli lwen, si, pou egzanp, counterions ti yo gen chaj negatif, sa a rezilta yo nan ke yo pòsyon anndan an nan makromolekul nan pozitivman akize yo, ak solisyon an se imedyatman adjasan a volim nan makromolekul la - negatif. Sa vle di otou yon volim macroion pozitivman chaje, gen yon kalite "atmosfè ion" nan ti counter-iyon yo - gen chaj negatif. Fen kwasans iyonik atmosfè chaj rive lè jaden an Electrostatic ant atmosfè a macroion volim ion ak balans difizyon nan tèmik nan counterions piti. ki kapab lakòz ekilib potansyèl Diferans ki genyen ant atmosfè a ak macroions yo iyonik se Donnan potansyèl yo. se Donnan potansyèl tou refere yo kòm potansyèl manbràn, paske yon sitiyasyon ki sanble rive sou yon manbràn semipermeable, pou egzanp, lè li separe solisyon an elektwolit ki te gen iyon nan de kalite - kapab epi yo pa kapab nan pase therethrough nan sòlvan la pi bon kalite.

ka Donnan potansyèl dwe konsidere sa kòm yon ka limite nan potansyèl la difizyon, lè mobilite a nan youn nan iyon yo (nan ka sa macroion ka) se zewo. Lè sa a, dapre [1, p. 535], pran chaj nan vann san preskripsyon egal a yon sèl:

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

Ed - Donnan potansyèl;

R - inivèsèl gaz konstan;

T - tanperati Thermodynamic;

F - Faraday konstan;

A1, a2 - counter-aktivite nan faz yo kontak.

Nan ka sa manm, kote manbràn nan separe solisyon poliosnovaniya (pH = Lg yon 1 = 14) ak polyacid (pH = Lg yon 2 = 0), Donnan potansyèl atravè manbràn nan nan tanperati chanm (T = 300 0 K) ta dwe:

E d = (RT / F) (Lg yon 1 - Lg yon 2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500 ) * (14 - 0) * Ln (10) = 0.83 volt

Donnan ogmante potansyèl nan pwopòsyon dirèk ak tanperati. Pou difizyon nan Peltier chalè a electrochemical selil se yon sous la sèl pou pwodiksyon an nan travay ki itil, li se pa etone ke eleman sa yo EMF ogmante ak ogmante tanperati. Nan selil difizyon pou pwodiksyon an nan travay, se Peltier chalè toujou te pran nan men anviwònman an. Lè ap koule aktyèl nan EDL a ki te fòme Donnan efè, nan yon direksyon ki Koyinside avèk yon direksyon ki pozitif nan jaden an nan DES (dir, lè jaden an nan DES fè travay pozitif), chalè se absòbe nan anviwònman an pou pwodiksyon an nan papye sa a.

Men, eleman nan difizyon se yon chanjman kontinyèl ak uni nan ion konsantrasyon, ki finalman mennen nan konpansasyon an nan konsantrasyon ak kanpe dirije difizyon, kontrèman ak ekilib Donnan, kote, nan yon ka ta gen fwit quasistatic kouran konsantrasyon ion, yon fwa li te gen te rive nan yon valè sèten, rete chanje .

Fig. 2 a montre yon dyagram nan potentiels yo oksido nan reyaksyon yo nan idwojèn ak oksijèn lè w ap chanje asidite a nan solisyon an. Tablo ki montre ke potansyèl la electrodes nan reyaksyon an oksijèn fòmasyon nan absans la nan OH- iyon (1.23 vòlt nan yon anviwònman ki asid) se diferan de potansyèl la menm nan konsantrasyon wo (0.4 vòlt nan yon mwayen asid) nan 0.83 vòlt. Menm jan an tou, potansyèl la electrodes nan idwojèn-fòme reyaksyon nan absans la nan H + (-0.83 vòlt nan asid mwayen) se diferan de potansyèl la menm nan gwo konsantrasyon (0 V nan yon mwayen asid), tou nan 0.83 vòlt [4. 66-67]. Sa vle di evidan ke 0.83 vòlt ki nesesè nan lòd yo jwenn yon gwo konsantrasyon nan dlo nan iyon yo respektif. Sa vle di ke 0.83 vòlt sa yo mande pou yon mas nan izolman net nan molekil dlo nan H + ak OH- iyon. Se konsa, si se manbràn nan sipòte yo nan nou an Eleman katod espas asid mwayen ak nan yon Anodized asid, vòltaj la ka rive jwenn li yo DEL 0.83 vòlt, ki se nan bon akò avèk kalkil yo teyorik prezante pi bonè. vòltaj sa a bay yon espas konduktiviti segondè DES manbràn pa izolman dlo nan iyon nan li.

Fig. 2. Dyagram potentiels oksido reyaksyon

dekonpozisyon nan dlo, ak H + iyon ak OH- an idwojèn ak oksijèn.

SI ak Peltier chalè (Apendis №2)

"Kòz la nan efè a Peltier se ke enèji an mwayèn nan transpòtè yo chaj (pou elektwon definiteness) ki patisipe nan konduktiviti elektrik la nan divès Worcester nan diferan ... Nan tranzisyon an soti nan yon kondiktè nan yon lòt elèktron oswa transmèt pouvwa gri depase oswa sipleman yon mank de enèji nan depans li yo (ki depann sou direksyon kounye a).

Fig. 3. Efè a Peltier sou metal la kontak ak N- nan semi-conducteurs: ԐF - Fermi nivo; ԐC - pati anba a nan lame li a kondiksyon nan semi-conducteurs a; ԐV - valence bann; I - direksyon ki pozitif nan aktyèl; ti sèk ak flèch yo montre Schematics elektwon.

Nan pwemye ka a tou pre kontak la se lage, ak dezyèm lan - sa yo rele absòbe a .. Peltier chalè. Pou egzanp, sou semi-conducteurs nan kontak - metal (Figi 3) enèji a nan elektwon yo ki pase soti nan semi-conducteurs n-kalite nan metal (kite manyen) se siyifikativman wo pase ԐF nan enèji Fermi. Se poutèt sa yo, yo yo vyole ekilib la tèmik nan metal la. se Ekilib retabli kòm yon rezilta nan kolizyon, nan ki thermalized elektwon, bay depase cristalline enèji. griy. Metal la semi-conducteurs (adwat manyen) ka pase sèlman elektwon ki pi enèjik, se konsa ke elèktron gaz nan metal la refwadi. Sou restorasyon nan distribisyon an ekilib nan ochilasyon enèji boule lasi "[2, p. 552].

Pou kontakte sitiyasyon an metal / p-semi-conducteurs se menm jan an. paske p-konduktiviti twou semi-conducteurs bay bann valence li yo ki se pi ba pase nivo a Fermi, lè sa a ap kontakte nan dwe refwadi, nan ki elektwon koule soti nan p-semi-conducteurs nan metal la. Peltier chalè lage oswa absòbe nan kontak la nan de Worcester, akòz pwodiksyon an nan negatif oswa pozitif nan SI la entèn yo.

Ki enkli nan espas sa a kontak bò gòch (figur 3.), Ki te sou alokasyon an Peltier chalè, yon selil elèktrolit, pou egzanp, akeuz solisyon NaOH (Figi 4) ak semi-conducteurs metal ak n-se pou l pwodui chimik inaktif.

Fig. 4. kontak bò gòch n-semi-conducteurs a ak metal la se ouvè epi yo mete yo nan espas sa a nan solisyon an elektwolit. Tit yo se menm bagay la kòm nan Fig. 3.

Paske, lè ap koule aktyèl «Mwen», semi-conducteurs la N elektwon-an pi wo enèji rive solisyon pase ap vini soti nan solisyon nan metal la, sa a enèji depase (chalè nan Peltier) dwe kanpe nan selil la.

aktyèl la nan selil la pouvwa gen sèlman yon ka ta gen fwit ladan l 'reyaksyon electrochemical. Si reyaksyon an ègzotèrmik nan selil la, se chalè a Peltier lage nan selil la, menm jan plis li gen okenn kote yo ale. Si reyaksyon an nan selil la - andotèmik, chalè a Peltier se annantye oswa an pati pou konpanse pou efè a andotèmik, sa vle di, yo fòme yon pwodwi reyaksyon. Nan egzanp sa a, reyaksyon nan selil Total: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - andotèmik, se konsa chalè a (enèji) nan Peltier a se yo kreye molekil ak H2 O2, yo te fòme sou elektwòd yo. Se konsa, nou jwenn ke chalè a nan Peltier a chwazi nan mwayen nan bon n-kontak semi-conducteurs / metal la se pa sa lage tounen nan anviwònman an, epi li se ki estoke nan fòm lan nan enèji chimik nan idwojèn ak oksijèn molekil. Li evidan, se operasyon an nan sous la vòltaj ekstèn boule pou electrolysis elektwoliz a nan dlo, nan ka sa a yo pral pi piti pase nan ka a nan elektwòd ki idantik, sa ki lakòz pa gen okenn ensidan nan efè a Peltier ..

Kèlkeswa pwopriyete yo nan elektwòd yo, selil la elèktrolit tèt li kapab absòbe oswa jenere chalè lè pase nan Peltier kite yo aktyèl la. Kondisyon yo kazi-estatik, chanjman nan potansyèl nan selil yo Gibbs [4, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, kote

Δ H - enthalpy chanjman nan selil la;

T - tanperati Thermodynamic;

Δ S - chanjman nan antropi a nan selil la;

K = - T Δ S - chalè nan selil la Peltier.

Pou yon selil electrochemical idwojèn-oksijèn nan T = 298 (K), chanjman ki fèt nan enthalpy ΔHpr = - 284.5 (kj / mol) [8, p. 120], chanjman ki fèt nan Gibbs nan potansyèl [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1.23 = - 237.3 (kj / mol), kote

z - nimewo nan elektwon pou chak molekil;

F - Faraday konstan;

E - EMF selilè.

Se poutèt sa

K ave = - T Δ S AVE = Δ G elatriye - Δ elatriye H = - 237,3 + 47,2 = 284,5 (kj / mol)> 0,

sa vle di idwojèn-oksijèn electrochemical selil jenere chalè nan anviwònman an Peltier, pandan y ap amelyore antropi li yo ak bese li yo. Lè sa a, nan pwosesis la envès, electrolysis elektwoliz la nan dlo, ki se ka a nan egzanp nou an, Peltier chalè K mod = - K ave = - pral 47.3 (kj / mol) nan elektwolit a dwe absòbe nan anviwònman an.

Don P - Peltier chalè te pran nan men anviwònman an nan bon n-kontak semi-conducteurs / metal la. P nan chalè> 0 dwe kanpe nan selil la, men paske dekonpozisyon nan dlo nan selil andotèmik reyaksyon an (Δ H> 0), P a Peltier chalè se pou konpanse pou efè a tèmik nan reyaksyon a:

Δ G ArR = (Δ H ArR - n) + K mod                                                                        (1)

Mod K depann sèlman sou konpozisyon sa a nan elektwolit la, depi Li se yon karakteristik nan selil la elèktrolit ak elektwòd inaktif, ak n se depann sèlman sou materyèl yo electrodes.

Ekwasyon (1) montre ke chalè a nan P a Peltier ak Peltier chalè mod K, yo pwodiksyon an nan travay itil. Sa vle di Peltier chalè wete nan men mwayen an diminye pri a nan yon sous pouvwa ekstèn obligatwa pou electrolysis elektwoliz. Yon sitiyasyon kote mwayen an chalè se yon sous enèji pou pwodiksyon an nan travay ki itil, se karakteristik nan difizyon, osi byen ke pou selil anpil electrochemical, egzanp nan eleman sa yo, se yo montre nan [3, p. 248 - 249].

referans

1. Gerasimov Ya. I. kou nan chimi fizik. Tutorial: Pou inivèsite yo. V 2 t. T.II. - Men 2 ed .. - M.: Chimi, Moskou, 1973. - 624 p.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier efè. // ansiklopedi Fizik. Nan 5 m. T. III. Mayetik - Poynting teyorèm. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. konte. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov ak lòt moun - M.:. Great Ris Ansiklopedi, 1992. - 672 p. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS fizik Chimi. Nan 2 liv. Vol. 1. Estrikti nan Matter. Thermodynamique: Proc. pou lekòl segondè; KS Krasnov, pèsonaj K. Vorobev, I. et al Godnev -. 3yèm ed .. - M.: Pi wo. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS fizik Chimi. Nan 2 liv. Vol. 2. Elèktrochimik. sintik Chimik ak catalyse: Proc. pou lekòl segondè; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M.: Pi wo. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV kou jeneral nan fizik. Tutorial: Pou inivèsite yo. Nan 5 m. T.III. Elektrisite. - 4yèm ed, Estereyotip .. - M: FIZMATLIT;. Pibliye kay nan MIPT a, 2004. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. chimi fizik nan Polymers. - M.: Chimi, Moskou, 1968. - 536 p.
7. Vetter K. elèktrochimik sintik, tradui soti nan lang Alman an ak amannman otè a nan edisyon a, Ris, edited by Corr. Sovyetik Academy of Syans PROF. Kolotyrkin YM - M.: Chimi, Moskou, 1967. - 856 p.
8. P. Atkins fizik Chimi. Nan 2 v. T.I., tradui soti nan lang angle a nan doktè a nan syans chimik Butin Pedersen - M.: Mir, Moskou, 1980. - 580 p.