Traballo útil pola calor do Medio Ambiente

Parte 1. Algúns termos e definicións.

A forza electromotriz (EMF) é parte campo forza externa integral, que comprende unha fonte de corrente ... forza externa actuando en células galvanoplastia nas fronteiras entre o electrólito e os electrodos. Eles operar na fronteira entre dous metais diferentes e determinar o contacto diferenza de potencial entre os mesmos, [5, p. 193, 191]. Cantidade salta potenciais sobre as superficies da sección do circuíto é igual á diferenza de potencial entre os condutores, situados nos extremos da cadea, e chámase o circuíto condutor forza electromotriz EMF ... cadea que consistía só dos condutores do primeiro tipo é igual ao salto de potencial entre o primeiro eo último condutor en directo contacto con eles (Lei Volta) ... Se o circuíto está debidamente aberto, a fem este circuíto é cero. Para corrixir o condutor de circuíto aberto, o que inclúe polo menos un electrólito, voltios lei aplicables ... Obviamente, só o circuíto condutor que comprende, polo menos, un condutor de segunda especie son culas electroquicas (ou cadeas de elementos electroquímicos) [1, p. 490-491].

Os polielectrólitos son polímeros capaces de disociar en ións en solución, así, na mesma macromolécula, un gran número de cargas ... polielectrólitos reticulado (intercambiadores de ións, recorrentes de resina de intercambio de ións) non se disolven, só a inchar, aínda que mantendo a capacidade de disociar [6, p. 320-321]. Polielectrólitos disociar-se en macroion cargado negativamente e ións de H chámanse poliácidos e disocia-se en ións cargados positivamente e OH macroion chamados poliosnovaniyami.

Donnan potencial de equilibrio é a diferenza de potencial que se produce no límite de fase entre ambos electrólitos, se este límite non é permeable a todo ións. límites de impermeabilidade para algúns ións pode estar causado por exemplo, a presenza de membranas con poros moi estreitos, que son impracticables para partículas enriba dun determinado tamaño. permeabilidade selectiva da interface ocorre e se calquera ións tan fortemente ligados a unha das fases que deixan que xeralmente non é posible. Precisamente comportarse se resinas de intercambio iónico iónicos, ou grupo de intercambio iónico fixo conexión homopolar na estrutura molecular ou a matriz. A solución, estar dentro de tales formas de matrices en conxunto con el unha soa fase; solución, situado no exterior, - a segunda [7. 77].

O tranvía de dobre capa (EDL) é que se produce na interface das dúas fases conxunto de capas con cargas opostas dispostas a unha certa distancia unha da outra [7. 96].

Peltier realizar esta illamento ou de absorción de calor na parte de contacto de dous condutores diferentes, dependendo do sentido da corrente eléctrica que flúe a través do contacto [2, p. 552].

Parte 2: Usando a forma de calor na electrólise de auga.

Considero o mecanismo de ocorrencia do circuíto da célula electroquímica (elemento a seguir), móstrase esquemáticamente na Fig. 1, máis fem debido ao contacto interno diferenza de potencial (PKK) eo efecto Donnan (breve descrición da esencia do efecto Donnan, PKK interior e calor Peltier asociado é proporcionada na terceira parte do artigo).

Fig. 1. Representación esquemática dunha célula electroquímica: 1 - o cátodo é contactado cunha solución de 3, a reacción de redución electroquímica dos catiões de electrólitos ocorrer na súa superficie, feito dun quimicamente inerte fortemente dopado n-semicondutor. Parte do cátodo conectándoo a unha fonte de tensión externa, metalizada; 2 - o ánodo é posto en contacto con unha solución de 4, na superficie do mesmo ocorrer a reacción de oxidación electroquímica de aniões de electrólitos, feitas de quimicamente inerte p-semicondutores fortemente dopado. Parte do ánodo conectándoo a unha fonte de tensión externa, metalizada; 3 - espazo de cátodo, a solución de polielectrólito, disociando-se en auga a macroion R- cargado negativamente e contra-ións cargados positivamente pequena K + (neste exemplo é o ión de hidróxeno H); 4 - ánodo solución recinto polielectrólito en auga disociando-se en pequena A- cargado positivamente macroion R e contra-ións cargados negativamente (neste exemplo, hidróxido de ións OH); 5 - a membrana (membrana), é impermeable a macromoléculas (macroion) polielectrólitos, pero completamente permeables a pequenos contraataque ións K +, A- e moléculas de auga espazo compartido 3 e 4; Evnesh - unha fonte de tensión externa.

fem por efecto Donnan

Para maior claridade, o electrólito da cámara catódica (. 3, Figura 1) é seleccionado a solución acuosa de poliácido (R-H), o electrólito eo recinto do ánodo (4, Fig 1.) - poliosnovaniya acuosa (R OH). Como un resultado de poliácidos de disociación no recinto do cátodo, preto da superficie do cátodo (1, Fig. 1), hai un aumento da concentración de ións H +. carga positiva que aparecen nas proximidades da superficie do cátodo non é compensada negativamente cargado macroions R-, desde non poden aproximarse á superficie do cátodo debido ao seu tamaño e pola presenza dunha atmosfera iónica cargada positivamente (para detalles ver. Descrición efecto Donnan no anexo №1 da terceira parte do artigo). Así, a capa de fronteira dunha solución directamente en contacto coa superficie do cátodo ten unha carga positiva. Como resultado, unha indución electrostática na superficie do cátodo, contigua coa solución, hai unha carga negativa dos electróns de condución. É dicir, na interface entre a superficie do cátodo e solución DES ocorre. Campo do DES empurra os electróns do cátodo - para a solución.

Do mesmo xeito, o ánodo (2, Fig. 1), a capa límite da solución no recinto do ánodo (4, Fig. 1) en contacto directo coa superficie do ánodo ten unha carga negativa, e na superficie do ánodo, contigua coa solución, hai unha carga positiva. É dicir, na interface entre a superficie do ánodo ea solución tamén ocorre DES. Campo do DES empurra os electróns desde a solución - un ánodo.

Así, o campo de DES nas interfaces do cátodo eo ánodo coa solución, soportado difusión do ión de solución térmica, son dúas fonte de EMF interno, actuando en conxunto con unha fonte externa, é dicir, empurrando as cargas negativas no circuíto anti-horario.

poliácidos disociación poliosnovaniya e tamén fai que a difusión térmica a través da membrana (5, Figura 1) H ións dende o espazo catódico -. ao ánodo, e ións OH desde recinto do ánodo - cátodo. polielectrólitos Macroion R e R non pode moverse a través da membrana, de xeito que a partir do Espa de cóbado existe un exceso de carga negativa, e dende o espazo anódica - un exceso de carga positiva, é dicir, hai outra DPP debido ao efecto Donnan. Así, a membrana tamén ocorre no interior da EMF, actuando en conxunto con unha fonte externa de calor e difusión mantida a solución de ións.

No noso exemplo, a voltaxe a través da membrana pode chegar a 0,83 voltios, mentres Isto corresponde a un cambio no potencial de electrodo estándar de hidróxeno a partir de - 0,83 a 0 voltios na zona de transición desde o medio alcalino no recinto do ánodo do ambiente ácido do recinto do cátodo. Para máis detalles, vexa. No anexo №1 da terceira parte do artigo.

fem PKK dentro

A fem Elemento Ocorre, incluíndo o ánodo en contacto de semicondutor eo cátodo para as súas pezas de metal que serve para conectar a fonte de tensión externa. este EMF debido á PKK interno. O SE interna non crear, en contraste co campo externo no espazo que rodea os condutores de contacto, é dicir, Ela non afecta o movemento de partículas cargadas fóra dos condutores. Construción n-semicondutor / metal / p-semicondutor é suficientemente coñecido e utilizado, por exemplo, un termoeléctrico módulo Peltier. A magnitude do EMF unha estrutura, a temperatura ambiente pode alcanzar valores da orde de 0,4-0,6 Volt [5, p. 459; 2, p. 552]. Os campos nos contactos son dirixidos de tal xeito que empurran electróns sentido anti-horario no circuíto, isto é, actúan en conxunto coa fonte externa. Os electróns aumentar o nivel de enerxía do medio de absorción de calor do Peltier.

Internal que xorden debido á difusión de electróns nas áreas de contacto dos electrodos ea solución, pola contra, empurra electróns na dirección das agullas do reloxo no circuíto. É dicir, o movemento dos electróns no elemento anti-horario en eses contactos deben ser alocados de calor Peltier. senón porque a transferencia de electróns do cátodo na solución e da solución no ánodo é necesariamente acompañada por unha reacción endotérmica xeración de hidróxeno e osíxeno, a calor do Peltier non é liberada ao medio, e é a redución do efecto endotérmico, isto é, como "conservada" no que a entalpía de formación de hidróxeno e de osíxeno. Para máis detalles, vexa. No anexo №2 a terceira parte do artigo.

transportistas (electróns e ións) moverse en elementos de circuíto non camiños pechados, sen carga no elemento non está en movemento en circuíto pechado. Cada un ánodo de electróns obtido a partir da solución (no transcurso da oxidación de ións OH para moléculas de osíxeno), e pasado a través dun circuíto externo ao cátodo, é volatilizado en conxunto con moléculas de hidróxeno (no proceso de recuperación de ións de H +). Do mesmo xeito ións OH e H non se moven en circuíto pechado, pero só para o electrodo correspondente, e logo evapora-se en forma de hidróxeno e osíxeno molecular. É dicir, e os ións e electróns cada desprazan seu contorno no ámbito de aceleración de DES, e ao final do camiño, cando alcanzan a superficie do electrodo son combinados na molécula, a conversión de toda a enerxía almacenada - a enerxía dunha conexión química, e fóra do circuíto!

Todas as fontes internas de EMF Element, reducir os custos de fonte externa á electrólise da auga. Deste xeito, a calor do ambiente absorber elementos durante o seu funcionamento para manter a difusión de DES, e reducir o custo da fonte externa, é dicir, El aumenta a eficiencia electrólise.

Electrólise da auga sen fonte externa.

Ao revisar os procesos que ocorren no elemento mostra na Fig. 1, un parámetros de orixe externos non son tidos en conta. Supoñamos que a resistencia interna é igual a RD e unha tensión de 0. Isto Evnesh electrodos de elemento son curtocircuíto a unha carga pasiva (ver Fig. 5). Neste caso, a dirección e magnitude de campos DES derivados na interface nos elementos permanecen os mesmos.

Fig. 5. Pola Evnesh (Fig. 1), incluíndo a carga RL pasiva.

Determinar as condicións de fluxo de corrente espontáneo neste elemento. Cambiando o potencial de Gibbs, segundo a fórmula (1) do anexo №1 da terceira parte do artigo:

Δ L arr = (H arr Δ - n) + Q mod

Se P> Δ H Q mod mod = 284,5-47,2 = 237,3 (kJ / mol) = 1,23 (eV / molécula)

o arr Δ L <0 e proceso espontáneo é posible.

Imos considerar que a reacción aínda máis elementos de xeración de hidróxeno ocorre en medio ácido (potencial do electrodo de 0 voltios), e osíxeno nun (potencial do electrodo de 0,4 voltios) alcalina. Tales potenciais de electrodo proporciona unha membrana (5, Fig. 5), a tensión en que esta debe ser 0,83 voltios. É dicir, a enerxía necesaria para a formación de hidróxeno e de osíxeno é reducida en 0,83 (eV / molécula). A continuación, a condición da posibilidade de proceso espontáneo pode:

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

Nós descubrimos que a barreira de enerxía das moléculas de hidróxeno e osíxeno evitables e sen o uso dunha fonte de tensión externa. É dicir, mesmo con n = 0,4 (eV / molula), isto é, cando os electrodos interior CDPH 0,4 voltios, elemento estará nun estado de equilibrio dinámico, e calquera (mesmo pequeno) alteración das condicións de equilibrio fará que a corrente no circuíto.

Outro obstáculo para as reaccións nos electrodos é a enerxía de activación, pero é eliminada polo efecto túnel, que xorden debido á pequenez do intervalo entre os electrodos ea solución de [7, p. 147-149].

Así, con base en consideracións de enerxía, é posible concluír que a cadea espontáneo no elemento mostra na Fig. 5, é posible. Pero que razóns físicas poden causar esta corrente? Estas razóns son listadas a continuación:

1. A probabilidade de transición de electróns do cátodo na solución máis grande que a probabilidade de transición entre o ánodo para dentro da solución, xa n-semicondutor cátodo ten unha gran cantidade de electróns libres cun alto nivel de enerxía, eo ánodo de p-semicondutor - só "orificios", e estes "buracos" son a un nivel de enerxía baixo dos electróns de cátodo;

2. A membrana está soportada Espa do cóbado dun medio ácido, e no ánodo - alcalina. No caso de electrodos áridos, isto leva ao feito de que un potencial de electrodo do cátodo convértese en maior que o ODO. En consecuencia, os electróns deben pasar a través dun circuíto externo do ánodo ao cátodo;

3. A carga de superficie das solucións de polielectrólito que xorden debido ao efecto Donnan, crea no campo electrodo / solución de tal xeito que o campo no cátodo promove rendemento de electróns do cátodo na solución, eo campo no ánodo - entrada de electróns ao ánodo desde a solución;

4. balanza cara a adiante e reaccións nos electrodos (correntes de cambio) inclinado para ións H + Reaccións de redución directa no cátodo e oxidación dos ións OH no ánodo, xa que inverter son acompañados pola formación de gas (H2 e O2), capaz de ser facilmente rexeitado zona de reacción (de Le Chatelier principio).

Experimentos.

Para a avaliación cuantitativa da tensión a través da carga polo efecto Donnan, unha expericia foi executada en que o elemento de cátodo consistía do carbón activado co electrodo de grafito exterior e un ánodo - unha mestura de carbón activado e resinas aniónica AB-17-8 co electrodo de grafito exterior. Electrolitos - solución acuosa de NaOH, do ánodo e cátodo espazos están separados por un feltro sintético. En electrodos externos abertas deste elemento tiña unha tensión de preto de 50 mV. Cando conectado a un elemento de carga externa 10 Ohm fixo corrente de preto de 500 microamperes. Cando a temperatura ambiente aumenta de 20 a 30 0C tensión ao electrodo externo aumentado a 54 mV. Aumentando a tensión á temperatura ambiente confirma que a fonte de EMF é a difusión, é dicir, movemento térmico das partículas.

Para a avaliación cuantitativa da tensión a través da carga desde o experimento de metal / semicondutor CDPH interior foi conducido en que o cátodo de célula consiste en po de grafito sintético co electrodo de grafito exterior e un ánodo - un po de carburo de boro (B4C, p-semicondutor) co electrodo de grafito exterior. Electrolitos - solución acuosa de NaOH, do ánodo e cátodo espazos están separados por un feltro sintético. En electrodos externos abertos do elemento de tensión era de preto de 150 mV. Ao conectar a carga externa ao elemento de tensión 50 kOhm caeu a 35 mV., Tal unha forte caída de tensión debido ao baixo carburo de boro intrínseca e, como resultado, un elemento de alta resistencia interna. Investigación tensión en función da temperatura dun elemento de estrutura non se realiza. Isto é debido ao feito de que, por un semicondutor, dependendo da súa composición química, o grao de dopagem e outras propiedades, o cambio de temperatura en diferentes formas poden influír o seu nivel de Fermi. É dicir, efecto da temperatura sobre fem Elemento (aumento ou diminución), neste caso, depende dos materiais utilizados, de xeito que este non é indicativo experimento.

Neste punto, continuou outra experiencia que cátodo da célula está feita dunha mestura de po de carbón activado e Ku-2-8 co electrodo de aceiro inoxidable exterior eo ánodo desde unha mestura de po de carbón activado e resinas aniónica AB-17-8 ao electrodo externo de aceiro inoxidable. Electrólito - solución acuosa de cloruro de sodio, os espazos do ánodo eo cátodo son separadas por un feltro sintético. electrodos externos deste elemento con outubro 2011 son capaces de curtocircuíto o amperímetro pasiva. Actual, que mostra un amperímetro, preto de un día despois da súa vez, diminuíu 1 mA - ata 100 MKA (que é aparentemente debido á polarización dos eléctrodos), e sempre que, a continuación, máis que un ano non cambiar.

En experiencias prácticas descritas anteriormente en conexión cos resultados obtidos materiais inacessibilidade máis eficaces substancialmente inferiores que teoricamente posible. Ademais, ser consciente de que parte do EMF interna total Elemento sempre consumido para manter a reacción do electrodo (a produción de hidróxeno e de osíxeno) e non pode ser medida no circuíto externo.

Conclusión.

En resumo, podemos concluír que a natureza nos permite converter enerxía térmica en enerxía útil ou traballo, ao usar como un ambiente de "quentamento" e non ter unha "neveira". Así efecto Donnan e interna, a enerxía térmica convertido das partículas cargadas no campo de enerxía eléctrica DEL como a calor de reacción endotérmica é convertida en enerxía química.

elemento de contacto considerada consome calor a partir do medio e auga, e aloca enerxía eléctrica, o hidróxeno e osíxeno! Ademais, o proceso de consumo de enerxía ea utilización de hidróxeno como combustible, ea auga volve de novo a forma de calor!

Parte 3 do anexo.

Esta parte é discutido máis efecto de equilibrio de Donnan, na intersección do interior CDPH metal / semicondutor e calor Peltier en reaccións redox e potenciais de electrodo no elemento.

potencial Donnan (Apéndice №1)

Considero o mecanismo de ocorrencia de Donnan potencial de polielectrólito. Despois contrai�s disociación polieletrólito comezar a súa pequena, por difusión, deixando o volume ocupado polo macromolécula. difusión de contra-ións direccional de pequenas macromoléculas volume de polielectrólitos en que o solvente é debido a un aumento da concentración no volume da macromolécula cando se compara co resto da solución. Ademais, se, por exemplo, pequenos contraataque ións son cargados negativamente, isto resulta que a porción interior da macromolécula está cargado positivamente, ea solución é inmediatamente adxacente ao volume da macromolécula - negativo. É dicir, en torno a un volume macroion cargado positivamente, existe un tipo de "atmosfera de ións" dos pequenos contraataque ións cargados negativamente -. Terminación crecemento iónica carga atmosfera ocorre cando o campo electrostático entre a atmosfera macroion volume dos ións e os depósitos de difusión térmica de pequenos contraataque ións. O equilibrio resultante diferenza de potencial entre a atmosfera e os macroions iónicos é potencial Donnan. potencial de Donnan é tamén referido como o potencial de membrana, porque Unha situación similar ocorre nunha membrana semi-permeable, por exemplo, cando se separa da solución de electrólito que ións de dous tipos - capaces e que non poidan pasar a través do mesmo do disolvente puro.

potencial de Donnan pode ser considerado como un caso límite do potencial de difusión, cando a mobilidade dun dos ións (neste caso macroion) é cero. Logo, segundo [1, p. 535], tomando a carga de contra igual a un:

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

Ed - potencial Donnan;

R - constante de gas universal;

T - temperatura termodinámica;

F - constante de Faraday;

A1, A2 - contra-actividade nas fases de contacto.

Neste compoñente, en que a membrana separa solucións poliosnovaniya (pH = Lg un 1 = 14) e poliácido (pH = Lg un 2 = 0), o potencial de Donnan través da membrana á temperatura ambiente (T = 300 K 0) sería:

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

Donnan potencial aumenta en proporción directa da temperatura. Para difusión da Peltier calor célula electroquímica é a única fonte para a produción de traballo útil, non é sorprendente que tales elementos EMF aumenta co aumento da temperatura. Na cela de difusión para a produción de traballo, Peltier calor sempre eliminado do medio ambiente. Cando a corrente flúe a través do EDL formado efecto Donnan, nunha dirección que coincide co sentido positivo do campo de DES (é dicir, cando o campo de DES realiza un traballo positivo), a calor é absorbido a partir do ambiente para a produción deste papel.

Pero o elemento de difusión é un cambio continuo e unidireccional na concentración de ións, o que conduce finalmente á EQ de concentración e parada dirixido difusión, a diferenza de equilibrio de Donnan, no que, nun caso de fugas quasiestático concentración de ións de correntes, xa que alcanzou un determinado valor, permanece inalterada .

Fig. 2 mostra un diagrama dos potenciais redox de reaccións de hidróxeno e osíxeno cando se cambia a acidez da solución. O gráfico amosa que o potencial do electrodo da reacción de formación de osíxeno en ausencia de ións OH (1,23 voltios nun medio ácido) é diferente do mesmo potencial a unha concentración elevada (0,4 voltios en medio alcalino) a 0,83 voltios. Do mesmo xeito, o potencial do electrodo de reacción de formación de hidróxeno en ausencia de H (-0.83 voltios en medio alcalino) é diferente do mesmo potencial a unha concentración elevada (0 V nun medio ácido), tamén a 0,83 voltios [4. 66-67]. É dicir, evidente que 0,83 voltios é necesaria, a fin de obter unha elevada concentración de auga nos seus ións. Isto quere dicir que 0,83 voltios é necesario para unha masa de disociación neutro de moléculas de auga en ións OH e H +. Así, se a membrana está soportada noso Elemento espazo cátodo medio ácido e un anódica alcalina, a tensión pode acadar os seus voltios DEL 0,83, o que está en bo acordo cos cálculos teóricos presentados anteriormente. Esta tensión proporciona un espazo de alta condutividade membrana DES por disociación da auga en ións dentro del.

Fig. 2. Diagrama de potenciais de reacción redox

descomposición da auga, e ións de H e OH en hidróxeno e osíxeno.

IF e Peltier de calor (Apéndice №2)

"A causa do efecto Peltier é que a enerxía media dos portadores de carga (por electróns definitude) implicadas na condutividade eléctrica en varios condutores de diferentes ... Na transición dun condutor a outro electrón ou transmiten rede de enerxía en exceso ou suplementario a falta de enerxía, o seu cargo (dependendo da dirección da cadea).

Fig. 3. O efecto Peltier en que o metal de contacto eo n- semicondutor: ԐF - nivel de Fermi, ԐC - a parte inferior da banda de condución do semicondutor; ԐV - banda de Valencia; I - sentido positivo do actual; círculos con frechas que aparecen esquemáticamente electróns.

No primeiro caso, preto do contacto é liberado, eo segundo - o chamado absorbida .. calor Peltier. Por exemplo, no contacto de semicondutor - metálica (Figura 3) a enerxía dos electróns que pasan do semicondutor do tipo n ao metal (chamada á esquerda) é significativamente maior que a enerxía de Fermi ԐF. Por conseguinte, son violar o equilibrio térmico en metal. O equilibrio é restaurado como un resultado de colisións, nas que termalizado electróns, dando exceso cristalina enerxía. Grid. O metal semicondutor (toque dereito) pode pasar só os electróns máis enérxicos, de xeito que o gas de electróns, no que o metal arrefece. En restauración da distribución de equilibrio da estrutura de enerxía consumidos oscilación "[2, p. 552].

Para contactar a situación de metal / p-semicondutor é semellante. porque buratos semicondutores p-condutividade facilitar a súa banda de valencia que é a continuación do nivel de Fermi, a continuación, o contacto debe ser arrefecido, no cal os electróns flúen do p-semicondutor ao metal. calor Peltier liberado ou absorbido polo contacto de dous condutores, debido á produción de negativo ou positivo do SE interno.

Incluído na folga de contacto esquerdo (Fig. 3), en que a asignación de Peltier de calor, unha célula electrolítica, por exemplo, solución acuosa de NaOH (Figura 4) e semicondutores de metal e n-que sexa quimicamente inerte.

Fig. 4. O contacto esquerdo n-semicondutor eo metal é aberto e colocado na apertura da solución de electrólito. As designacións son as mesmas que na fig. 3.

Porque, cando a corrente flúe «I», de semicondutores de n-electróns en maior enerxía chegan solución que sae da solución no metal, ese exceso de enerxía (calor Peltier) debe estar na célula.

A corrente que atravesa a célula pode ser só un caso de fugas nel reaccións electroquímicas. A reacción exotérmica na célula, a calor de Peltier é liberada na célula, como máis ten para onde ir. Se a reacción na célula - endotérmica, a calor de Peltier é total ou parcialmente para compensar o efecto endotérmico, isto é, para formar un produto da reacción. Neste exemplo, a reacción de células totais: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endotérmico, polo tanto a calor (enerxía) do Peltier é para crear moléculas e H2 O2, están formadas nos electrodos. Así, obtense que a calor da Peltier seleccionados no medio no dereito de n-contacto de semicondutor / metal non sexa liberado ao seu ambiente, e se garda en forma de enerxía química de moléculas de hidróxeno e osíxeno. Obviamente, o funcionamento da fonte de tensión externa é consumido para a electrólise da auga, neste caso, pode ser menor que no caso dos electrodos idénticos, que non provoca a aparición de efecto Peltier ..

Independentemente das propiedades dos electrodos, a propia célula electrolítica pode absorber ou xerar calor cando pasa a través da mesma cadea de Peltier. As condicións case-estáticas, o potencial de cambio das células de Gibbs [4, p. 60]:

Δ L = Δ H - T Δ S, onde

Δ H - variación de entalpía da célula;

T - temperatura termodinámica;

Δ S - alteración na entropía da célula;

Q = - T Δ S - calor da célula de Peltier.

Para unha célula electroquímica de hidróxeno-osíxeno a T = 298 (K), a modificación na entalpía ΔHpr = - 284,5 (kJ / mol) [8, p. 120], o cambio no potencial de Gibbs [4. a. 60]:

ΔGpr = - ZFE = 2 * 96485 * 1,23 = - 237,3 (kJ / mol), onde

z - o número de electróns por molécula;

F - constante de Faraday;

E - EMF móbil.

polo tanto

Q av = - T Δ S AV = Δ L etc. - Δ H etc. = - 237,3 + 47,2 = 284,5 (kJ / mol)> 0,

é dicir célula electroquímica de hidróxeno-osíxeno xera calor no ámbito de Peltier, mentres mellorando a súa entropía e baixando o seu. A continuación, no proceso inverso, a electrólise da auga, o que é o caso no noso exemplo, a calor Q Peltier mod = - av Q = - 47,3 (kJ / mol) do electrólito será absorbido a partir do ambiente.

Denotan P - calor Peltier retirado do ambiente no dereito de n-contacto de semicondutor / metal. A calor P> 0 debe estar na cela, senón porque descomposición da auga na reacción endotérmica célula (Δ H> 0), a calor de Peltier P é para compensar o efecto térmico da reacción:

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

Mod Q depende só da composición do electrólito, xa É unha característica da célula electrolítica con electrodos áridos, e n é dependente só os materiais de electrodos.

A ecuación (1) mostra que a calor do Peltier P e Peltier quentar modificación Q, son a produción de traballo útil. É dicir, Peltier calor tirado dende o medio reduce o custo dunha fonte externa de enerxía necesario para a electrólise. Unha situación na que o medio de calefacción é unha fonte de enerxía para a produción de traballo útil, é característica de difusión, así como por moitas células electroquímicas, exemplos de tales elementos son mostrados en [3, p. 248-249].

Referencias

1. Gerasimov Ya. I. curso de química. Tutorial: Para universidades. V 2 t. T.II. - 2ª ed .. - M :. Química, Moscova, 1973 - 624 p.
2. Dashevskiy 3. M. efecto Peltier. // enciclopedia Física. En 5 m. T. III. Magneto - Poynting teorema. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. contar. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov e outros - M: .. Gran Enciclopedia de Rusia, 1992. - 672 p. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Físico-Química. En 2 libros. Vol. 1. Estrutura da materia. Termodinámica: Proc. para o ensino medio; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev -. 3 ed .. - M :. Superior. semanas, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Físico-Química. En 2 libros. Vol. 2. Electroquímica. cinética química e catálise: Proc. para o ensino medio; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M :. Superior. semanas, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. curso xeral Sivukhin DV da física. Tutorial: Para universidades. En 5 m. T.III. Electricidade. - 4ª ed, estereotipos .. - M: FIZMATLIT ;. Editora do MIPT, 2004. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. A química de polímeros. - M :. Química, Moscova, 1968 - 536 p.
7. cinética Vetter K. eletroquímicos, traducido do alemán coas modificacións do autor para a edición rusa, editado por Corr. USSR Academy of Sciences prof. Kolotyrkin YM - M :. Química, Moscova, 1967 - 856 p.
8. P. Atkins Físico-Química. 2 v. T.I., traducido do idioma inglés do doutor en Ciencias Químicas Butin CP - M :. Mir, Moscú, 1980. - 580 p.