Atrof-muhit issiqlik tomonidan Foydali Ish

Part 1. Ba'zi atamalar va ta'riflar.

elektromotor kuch-quvvat (EMF) a joriy manbai ... tashqi kuch elektrolitlar elektrodlari orasidagi chegaralari xujayralari galvanik harakat tashkil topgan yaxlit tashqi kuch maydon qismi hisoblanadi. Ular, shuningdek, ikki mislsiz metallar orasidagi chegara faoliyat va [5 pH'si aloqa salohiyati farqi, p aniqlash. 193, 191]. Miqdori elektron E'lonning barcha yuzalar ustidan salohiyati zanjir uchida joylashgan o'tkazgichdan o'rtasidagi salohiyati farq, teng, otlar va elektromotor quvvat emf rahbar elektron deb ataladi ... faqat birinchi turdagi o'tkazgichning iborat zanjir birinchi va to'g'ridan-to'g'ri ularga (Volta qonun) bilan bog'laning ... elektron to'g'ri ochiq bo'lsa, EMF o'tgan dirijyor o'rtasidagi salohiyati O'tish teng Bu elektron nol bo'ladi. kamida bir elektrolitlar, amaldagi qonun voltgacha ... Shubhasiz, ikkinchi turdagi kamida bir o'tkazgichlari tashkil topgan yagona rahbar elektron elektrokimyoviy hujayralari (yoki zanjirlar elektrokimyoviy elementlar) bor [1, p o'z ichiga oladi ochiq zanjirli o'tkazgichlari, tuzatish uchun. 490 - 491].

Polyelectrolytes shunday Shu makromolekülden yilda, ayblovlarni ... o'zaro bog'langan polyelectrolytes (ion almashish, davriy katta soni, eritmada ionlar ichiga dissotsiatsiyalanmaydigan qodir polimerlerdir ion-valyuta qizil rangli) ajratilgan qobiliyatini [6, p saqlab tarqatib emas, faqat, shishadi. 320 - 321]. Polyelectrolytes manfiy zaryadlangan macroion ichiga ajratilgan va H + ionlarining polyacids deb nomlangan va poliosnovaniyami chaqirdi musbat zaryadlangan ionlar va OH- macroion ichiga dissotsiatsiyalanadi etiladi.

Donnan muvozanat salohiyati, bu chegara barcha iyonlarını o'tkazmaydigan bo'lsa, ikki elektrolitlar orasidagi davr chegarasida sodir salohiyati farqi hisoblanadi. ba'zi ionlar uchun o'tkazmaslikni chegaralari, sabab bo'lishi mumkin, masalan, ma'lum bir hajmi yuqorida zarralar uchun o'tib bo'lmas juda tor gözenek bilan membranalarining mavjudligi. interfeys Tanlab o'tkazuvchanlik sodir va har qanday ionlar shunday kuchli odatda uni tark mumkin emas bosqichlaridan biri bilan bog'liq bo'lsa. Aynan ion ion almashish qatronlar muomala, yoki ion-valyuta guruh molekulyar katak yoki matriks ichida homopolar rishtalari sobit. yechim, unga bitta bosqich bilan birga, bunday matrisleri shakllari ichida bo'lish; yechim, tashqarida joylashgan - 7 ikkinchi [. 77].

elektr er-xotin qatlam (EDL) bir-biriga [7 dan ma'lum bir masofada moyil qarama-qarshi zaryadlangan qatlamlari belgilangan ikki bosqichdan interfeysi uchraydigan bo'ladi. 96].

Peltier aloqada [2, p orqali oqib elektr oqimining yo'nalishi qarab ikki xil o'tkazgichlar aloqada da issiqlik, bu yakkalab yoki assimilyatsiya ta'siri. 552].

Part 2: suv elektroliz issiqlik muhitini foydalanish.

Shakl ichida şematik sifatida ko'rsatilgan elektrokimyoviy hujayradan (bundan buyon matnda element) pallasida yuzaga mexanizmini ko'rib chiqaylik. 1, ichki aloqa salohiyati farqi (PKK) va donnan ta'siri uchun (donnan ta'sir mohiyati qisqacha tavsifi, ichki PKK va bog'liq Peltier issiqlik moddaning uchinchi qismida nazarda tutilgan) tufayli yana emf.

Fig. elektrokimyasal hujayraning 1. sxematik vakillik: 1 - katod 3 eritmasi bilan murojaat qilinadi, elektrolit kationlarining elektrokimyoviy kamaytirish reaktsiya bir kimyoviy inert og'ir katkılandırma n-semiconductor yasalgan, uning yuzasida, ustida sodir. metalize tashqi kuchlanish manbai, ulab katod qismi; 2 - anod uning kimyoviy inert og'ir katkılandırma p-semiconductor yasalgan elektrolit anion, elektr Oksidlanish reaktsiyasi sodir yuzasida, 4 eritmasi bilan murojaat etiladi. metalize tashqi kuchlanish manbai, ulab anod qismi; 3 - macroion suvda dissotsiatsiyalanmaydigan katod kosmik, polyelectrolyte yechim, manfiy zaryadlangan R- va musbat zaryadlangan qarama kichik K + (hozirgi masalan vodorod ion H + dir); 4 - musbat zaryadlangan macroion R + va manfiy zaryadlangan qarama-qarshi ionlar kichik A- ichiga dissotsiatsiyalanmaydigan suvda anod solinadigan polyelectrolyte yechim (bu misolda u gidroksid ionlari OH-); 5 - membrana (parda), makromoleküllerin (macroion) polyelectrolytes ketuvchi, lekin kichik qarama-qarshi ionlar K +, A- va suv molekulalarining umumiy makon 3 va 4 to'liq geçirgen emas; Evnesh - tashqi kuchlanish manbai.

EMF Donnan ta'siri bilan

suvli poliosnovaniya (R + OH-) - aniqlik uchun, katod makon (. 3, 1-rasm) elektrolitlar suvli polyacid hal (R-H +), elektrolitlar va (1. 4-shakl) anod bo'lmasiga tanlanadi. katod sindirishga ajratish polyacids natijasida, katod (1-shakl. 1) yuzasiga yaqin, H + ionlari kontsentratsiyasi ortib bor. katod yuzasiga yaqinida paydo Ijobiy zaryad buyon, manfiy zaryadlangan macroions R- qoplanadi emas (Details ko'rish uchun. Moddaning uchinchi qismi ilovaga №1 Sharh donnan ta'sir), ular tufayli uning hajmi va musbat zaryadlangan ion atmosferaning mavjudligi katod yuzasiga yaqin kelib bo'lmaydi. Shunday qilib, bevosita katod yuzasi bilan aloqada bo'lgan eritma chegara qatlami ijobiy zaryad bor. Natijada, katod yuzasiga bir elektrostatik induksion eritmasi bilan chegaradosh, o'tkazilishi elektronlar salbiy zaryad bor. ya'ni katod yuzasiga va des eritma orasida interfeysi sodir bo'ladi. DES dala Katodda elektronlari bo'lyapti - hal qilish.

Xuddi shunday, bevosita anod yuzasi bilan aloqada anod (2-shakl. 1), anod sindirishga eritmasi chegara qatlami (4-shakl. 1) salbiy zaryad bor, va anod yuzasida, eritmasi bilan chegaradosh, ijobiy zaryad bor. ya'ni anod yuzasi va eritma orasida interfeysi, shuningdek, des sodir bo'ladi. a anod - des dala eritmasidan elektronlar bo'lyapti.

Shunday qilib, eritmasi bilan katod va anod interfeyslarni da DES dala, qo'llab-quvvatlanadi issiqlik hal ion diffuziya, ya'ni, bir tashqi manbai bilan konsert harakat, ikki ichki emf manbaidir, Soat ko'rsatgichiga qarshi ko'chadan salbiy ayblovlarni itarib.

. Bundan tashqari, bo'linish poliosnovaniya polyacids va katod kosmosdan membrana (5, 1-rasm) H + ionlari bilan issiqlik difüzyonu sabab - anod, va anod bo'lmasiga OH- ionlarining - katot. ortiqcha musbat zaryad, misol uchun, - u yerda bir ortiqcha salbiy zaryad bo'ladi, va anodik kosmosdan katod kosmosdan shunday Macroion R + va R- polyelectrolytes, membrana orqali harakat mumkin emas, boshqa DPP donnan ta'siri tufayli ham bor. Shunday qilib, membrana ham issiqlik diffuziya tashqi manbai bilan konsert harakat, EMF ichida shakllanadi va ionlari hal saqlab.

Bizning misolda, membrana orqali kuchlanish kabi, 0.83 voltgacha yetishi mumkin anod bo'lmasini katod bo'lmasi kislotali muhit ishqoriy o'rta o'tish da 0,83 0 sarma - bu standart vodorod elektrod potensial o'zgarishi mos keladi. Batafsil ma'lumot uchun, moddaning uchinchi qismi ilovaga №1 yilda. qarang.

eMF ichidan PKK

Element emf Bu tashqi kuchlanish manbai ulash uchun xizmat o'z metall buyumlar bilan yarimo'tkazgichlar anod va katod, shu jumladan, sodir bo'ladi. Bu emf ichki PKK tufayli. Ichki BO'LSA aloqa iletkenlerini atrofidagi fazoda tashqi maydon farqli o'laroq, yaratish emas, masalan, Bu o'tkazgichlarda tashqarida zaryadlangan zarralarning harakati ta'sir qilmaydi. Qurilish n-yarim o'tkazgich / metall / p-yarim o'tkazgich yetarlicha ma'lum va, masalan, bir termoelektrik ishlatiladi Peltier moduli. EMF kattaligi 0.6 thumb [5, p - xona haroratida bunday tuzilishi 0.4 tartibini qadriyatlarni erishish mumkin. 459; 2, p. 552]. aloqalardagi maydonlar ular ko'chadan sohasi farqli elektronlar surish kabi bir tarzda, ya'ni yo'naltirilgan tashqi manba bilan birgalikda harakat. elektronlar Peltier issiqlik yutish o'rta energiya darajasini oshirish.

Ichki elektrodlari va eritma bilan aloqa sohalarida elektronlar diffuziya tufayli yuzaga keladigan bo'lsa, aksincha, ko'chadan soat mili yo'nalishida elektronlar bo'lyapti. ya'ni Soat ko'rsatgichiga qarshi bu aloqalardagi elementda elektronlar harakat Peltier issiqlik ajratilgan bo'lishi kerak. Lekin, chunki hal ichiga va anod bilan eritma katod dan elektronlar uzatish shart vodorod va kislorod chiqarish endotermik reaksiya bilan birga, Peltier issiqlik o'rta qo'yib, va endotermik ta'sir kamaytirish uchun emas qilinadi, ya'ni, kabi vodorod va kislorod shakllantirish entalpi yilda "saqlanib". Tafsilotlar uchun, qarang. moddaning uchinchi qismi №2 ilova.

tashuvchilar (elektronlar va ionlar) yopiq yo'llar, element hech zaryad yopiq tutashuv harakat emas, balki Element tutashuv harakat. Har bir elektron anod (kislorod molekulalariga OH- ionlari oksidlanish jarayonida) hal olingan va katot uchun tashqi tutashuv o'tib, (ionlari H + tiklash jarayonida) vodorod molekulalari bilan birga uchuvchi holga keltiriladi. Xuddi OH- va H +, lekin faqat tegishli elektrod uchun, bir yopiq davr yuring, keyin molekulyar vodorod va kislorod shaklida bug'lanib emas ionlari. ya'ni va ionlar va har bir des jadallashtirish sohasida o'z muhitda harakat elektronlar va yo'ldan oqibati, ular elektrod yuzasi butun saqlangan energiya o'tkazishda molekulasi birlashgan bo'lib etib kelgan chog'larida - bir kimyoviy bog'lanish energiyasi va Ichak chiqib!

EMF ichki manbalari Barcha Element, kamaytirish, suv elektroliz uchun tashqi manba turadi. Shunday qilib, des difüzyonunu saqlab qolish uchun o'z faoliyati davomida elementlarni yutish muhit issiqlik, masalan, tashqi manbadan xarajatlarni kamaytirish uchun emas, Bu elektroliz samaradorligini oshiradi.

har qanday tashqi manbadan suv elektroliz.

ko'rib chiqish jarayonlari ko'rsatilgan shakl element sodir. 1, tashqi manba parametrlarni hisobga olinmaydi. ichki qarshilik RD teng va 0. bir kuchlanish Bu deylik Evnesh Element elektrodlar passiv yuk qisqa (shakl. 5-bet). Bu holda, elementlarda interfeysi yuzaga keladigan DES konlarini yo'nalishi va kattalik bir xil bo'ladi.

Fig. 5. o'rniga Evnesh (Fig. 1) passiv yuk RL, shu jumladan,.

Bu element ichida o'z-o'zidan joriy oqimining sharoit aniqlash. moddaning uchinchi qismi ilovaga №1 formulalar (1) ko'ra, Gibbs salohiyatini o'zgartirish:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

Agar P> Δ H + Q mod mod = 284,5 - 47,2 = 237.3 (kJ / mol) = 1,23 (eV / molekulasi)

Δ G arr <0 va o'z-o'zidan jarayoni mumkin.

Biz elementlar vodorod avlod reaktsiya ishqoriy (0,4 voltli potensial) bir kislotali muhitda (elektrod 0 voltli salohiyatini) va kislorod sodir bu yanada ko'rib chiqamiz. Bunday potensiallar membranani (5-shakl. 5), bu 0,83 sarma bo'lishi kerak bo'lgan kuchlanish beradi. ya'ni vodorod va kislorod shakllantirish uchun zarur bo'lgan energiya 0,83 (eV / molekulada) kamaytiriladi. So'ngra o'z-o'zidan jarayonining imkoniyati holati bo'ladi:

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

Biz topish vodorod va kislorod molekulalari energiya to'siq bekor va tashqi kuchlanish manbai yordamida holda bu. ya'ni hatto n = 0,4 (eV / molekula), ya'ni, qachon ichki elektrod HPDC 0,4 voltli, element dinamik muvozanat holatida bo'ladi, va muvozanat sharoitida har qanday (hatto kichik) o'zgarishi tutashuv joriy sabab bo'ladi.

elektrodlar da reaktsiyalar uchun yana bir to'siq faollashtirish energiya, lekin u bilan bartaraf etiladi , tunnel ta'sir elektrodlari va hal [7, p orasidagi farq smallness tufayli yuzaga keladigan. 147-149].

Shunday qilib, energiya hisobga asosida, biz-shakl element bu o'z-o'zidan tokini xulosa. 5, mumkin. Lekin jismoniy qanday sabablar bu tokini olib kelishi mumkin? Bu sabablar quyida keltirilgan:

1. eritma ichiga anod o'tish ehtimoli nisbatan yuqori eritmasi ichiga katod dan elektronlar o'tish ehtimoli beri n-yarim o'tkazgich katod bepul yuqori energiya darajasiga ega bo'lgan elektronlar va p-yarim o'tkazgich anod bir poda bor - faqat "teshik", va bu "teshik" katod elektronlar quyida energiya darajasida emas;

2. membrana kislotali atrof-muhit katod kosmosda qo'llab-quvvatladi va anod bilan bo'ladi - ishqoriy. inert elektrodlar taqdirda, bu katod elektrod potensial anod kattaroq bo'ladi, deb aslida olib keladi. Binobarin, elektronlar anottan katoda tashqi davri orqali harakat qilish kerak;

3. donnan ta'siri tufayli kelib chiqadigan polyelectrolyte yechimlari yuzasi zaryad, katod da maydon hal ichiga Katodda elektron hosil qilmoqda bunday elektrod / hal konidagi yaratadi, va anod da joy - eritmasidan anod ichiga elektron kirishi;

oldinga 4. balansi va elektrodlar da reaktsiyalar (valyuta oqimlari) H tomon xulosa + ionlarining Anotta Katodda va OH- ionlari oksidlanish bevosita kamaytirish reaksiyalar, beri teskari Ular osonlikcha reaktsiya zonasini tark qodir gaz (H-2 va O2) (Le Chatelier asosiy) shakllanishi bilan birga etiladi.

Tajribalar.

faol uglerod va anyon qatronlar Evropa Ittifoqi-17-8 tashqi grafit elektrod bilan aralashmasidan - donnan ta'siri yuk bo'ylab kuchlanish miqdoriy baholash uchun, bir tajriba bo'lgan katod Element tashqi grafit elektrod va anod bilan faol uglerod iborat amalga oshirildi. Elektrolitlar - suvli NaOH eritmasi, anod va katod joylar sintetik namat bilan ajratiladi. Bu element ochiq tashqi elektrodlarda 50 mV kuchlanish bor edi. tashqi yuk 10 bir element ulangan bo'lsa om 500 microamps joriy sobit. tashqi elektrod 20 kuchlanish 0C 30 dan atrof-muhit harorati ortadi mV 54 ga qachon. atrof-muhit haroratida kuchlanish oshirish tasdiqlaydi, deb EMF manbai bo'lgan diffuziya, masalan zarralar issiqlik harakati.

tashqi grafit elektrod bilan bor karbid (B4C, p-yarim o'tkazgich) bir kukun - ichki HPDC metall / yarimo'tkazgichlar tajriba yuk bo'ylab kuchlanish miqdoriy baholash uchun Uyali katod tashqi grafit elektrod va anod bilan sintetik grafit kukunlari iborat bo'lgan o'tkazildi. Elektrolitlar - suvli NaOH eritmasi, anod va katod joylar sintetik namat bilan ajratiladi. element kuchlanish ochiq tashqi elektrodlarda 150 mV edi. element 50 kohm kuchlanishiga tashqi yuk ulaganda 35 tushib mV., tufayli natijasida, yuqori ichki qarshilik elementi sifatida past ichki boron karbid va, bunday kuchli kuchlanish tushishi. Bunday tuzilishi bir element uchun harorat nisbatan tergov kuchlanish amalga oshirilmaydi. Bu tufayli semiconductor uchun, uning kimyoviy tarkibiga qarab, deb aslida iborat, doping va boshqa xususiyatlari darajasi, uning Fermi darajasini ta'sir qilishi mumkin, turli yo'llar bilan harorat o'zgarishi. ya'ni EMF kuni harorat ta'siri Element (o'sish yoki kamayishi), bu holda ishlatiladigan materiallar bog'liq, shuning uchun bu ko'rsatadigan tajriba emas.

Ushbu mavzuda uni Uyali katod tashqi zanglamaydigan po'lat elektrod va tashqi elektrod uchun faollashtirilgan uglerod kukun va anyon qatronlar Evropa Ittifoqi-17-8 bir aralashmasidan anod dan bilan faollashtirilgan uglerod kukunlari va Ku-2-8 aralashmasidan iborat bo'lgan yana bir tajriba davom zanglamas po'latdan yasalgan. Elektrolitlar - NaCl suvli eritmasi, bir sintetik tomonidan ajratilgan anod va katod joylar his qildi. 2011 yil oktyabr bilan, bu element tashqi elektrodlari qisqa tutashuv passiv ampermetr qodir. 1 Ma kamaydi bir ampermetre, o'z navbatida keyin bir kun, ko'rsatadi qaysi Amaldagi - 100 MKA qadar (tufayli elektrodlari qutblashish uchun aftidan bo'ladi), va bir yildan ortiq keyin ko'proq o'zgarmaydi, chunki.

nazariy imkon ancha past yanada samarali materiallari erişilememesi olingan natijalar bilan bog'liq yuqorida tasvirlangan amaliy tajribalarida. Bundan tashqari, umumiy ichki EMF qismi xabardor bo'lishi Element har doim elektrod reaktsiyasi (vodorod va kislorod ishlab chiqarish) yuritish uchun iste'mol va tashqi tutashuv o'lchanadi mumkin emas.

Xulosa.

yasar ekan, biz bir "isib" atrof-muhit sifatida foydalanish va bir "muzlatgichni" ega emas esa tabiat, bizga foydali energiyasi yoki ishga issiqlik energiyasiga aylantirish imkonini beradi xulosa qilish mumkin. Shunday qilib donnan ta'siri va ichki yilda zaryadlangan zarralarning aylanadi issiqlik energiyasi BO'LSA elektr maydon energiyasi endotermik reaksiya issiqlik sifatida Del kimyoviy energiyaga aylanadi.

Ko'rib Aloqa element o'rta va suvdan issiqlik iste'mol va elektr, vodorod va kislorod ajratadi! Bundan tashqari, energiya iste'moli jarayoni va yoqilg'i sifatida vodorod foydalanish va suv issiqlik o'rta qaytib qaytadi!

Ilovaning 3-qism.

Bu qismi keyingi element redoks reaktsiyalar va Elektrod potensialining ustida ichki HPDC metall / semiconductor va Peltier issiqlik chorrahasida, donnan muvozanat ta'sir muhokama qilinadi.

Donnan salohiyati (Ilova №1)

polyelectrolyte uchun donnan salohiyatini yuzaga mexanizmini ko'rib chiqaylik. ajralish polyelectrolyte qarama makromolekülden bilan band hajmini qoldirib, diffuziya orqali, uning kichik boshlanadi keyin. hal qolganlari bilan solishtirganda erituvchi kichik hajmi polyelectrolyte makromoleküllerin qarama-qarshi ionlar yo'nalish diffuziya makromolekülden umumiy miqdorida ortib kontsentratsiyasi bilan bog'liq. Misol uchun, kichik qarama manfiy zaryadlangan bo'lsa Bundan tashqari, bu makromolekülden ichki qismi musbat zaryadlangan bu natijada, va yechim makromolekülden hajmi darhol qo'shni bo'lgan - salbiy. ya'ni manfiy zaryadlangan - musbat zaryadlangan macroion hajmi atrofida, kichik qarshi ionlarning "ion atmosfera" bir xil bor. Tugatish ion atmosfera zaryad o'sish sodir bo'ladi elektrostatik maydon ion hajmi macroion atmosfera va manfaatlar muvozanati kichik qarama-qarshi ionlar issiqlik tarqalish o'rtasida. atmosfera va ion macroions o'rtasidagi natijasida muvozanat salohiyati farqi donnan salohiyati. Donnan salohiyati ham deb ataladi , membrana salohiyati , chunki qodir va sof erituvchi Bunga o'tib qodir emas - u ikki turdagi ionlari mavjud elektrolit eritmasi ajratib qachon shunga o'xshash vaziyat, masalan, bir yarim geçirgen qavatida sodir bo'ladi.

Donnan salohiyati (bu hodisa macroion yilda) ionlari biri chaqqonlik nol bo'lgan diffuziya salohiyatining cheklash holda, deb qabul qilinishi mumkin. So'ngra, [1, p ko'ra. biriga teng hisoblagich olganligi 535],:

E d = (RT / F) Lev Nikolaevich ( A1 / A2),

Ed - donnan salohiyati;

R - universal gaz Ruxsat etilgan;

T - termodinamik harorati;

F - Faraday Ruxsat etilgan;

A1, A2 - aloqa bosqichlarida counter-faoliyat.

Bu membrana poliosnovaniya echimlar ajratib, bu erdagi a'zosi, (pH = LG 1 = 14) va polyacid yilda (pH = LG 2 = 0) xona haroratida o'tuvchi, donnan salohiyati (T = 300 0 K) bo'ladi:

E d = (RT / F) (LG bir 1 - LG 2) Lev Nikolaevich (10) = (8,3 * 300/96500 ) * (14 - 0) * Lev Nikolaevich (10) = 0,83 V

haroratga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda donnan salohiyati ortadi. elektrokimyoviy Uyali Peltier issiqlik diffuziya uchun foydali ish ishlab chiqarish uchun yagona manbai hisoblanadi, bunday elementlar emf ajablanarli emas haroratini oshirish bilan ortadi. ish ishlab chiqarish uchun diffuziya kamerada, Peltier issiqlik har doim muhit olinadi. Edl orqali oqim DES sohasida ijobiy yo'nalishda bilan bir vaqtga to'g'ri bir yo'nalishda donnan ta'sir, hosil bo'lsa (des dala ijobiy ishlar amalga oshirilmoqda qachon, ya'ni), issiqlik, bu qog'oz ishlab chiqarish uchun atrof-muhit so'riladi.

Lekin yoyilish element oxir-oqibatda, oqish quasistatic oqimlar ion kontsentratsiyasi bir holatda, bir marta ma'lum qiymatini yozib olgan bo'lib, muvozanat donnan, farqli o'laroq, kontsentratsiyasi tenglashtirish olib keladi va yaygınlaştırılmasını qaratilgan to'xtatish ion kontsentratsiyasi, bir uzluksiz va bir tomonlama o'zgarish, o'zgarishsiz qolmoqda .

Fig. 2 vodorod va eritma kislotaliligi o'zgaruvchan kislorod reaktsiyalar redoks salohiyati bir diagramma ko'rsatadi. Grafik OH- ionlari yo'qligida kislorod yaratish reaktsiyasi (kislotali muhitda 1,23 sarma) elektrod potensial yuqori kontsentratsiyasi 0,83 sarma (ishqoriy muhitda 0,4 voltli) da bir xil salohiyati farq qiladi, deb ko'rsatadi. Xuddi shunday, H + yo'qligi (ishqoriy muhitda -0,83 sarma) vodorod hosil qiluvchi reaktsiya elektrod potensial ham 0,83 voltli [4, yuqori kontsentratsiyasi (kislotali muhitda 0 V) da bir xil salohiyati farq qiladi. 66-67]. ya'ni oydin ekanligini 0,83 sarma mos ionlari suvning yuqori kontsentratsiyasi olish uchun talab qilinadi. Bu 0,83 sarma H + va OH- ionlari suv molekulalari neytral tarqoqlik bir massasi uchun kerak, degan ma'noni anglatadi. membrana bizning Element katod kosmik kislotali muhitda va ishqoriy Anodik-quvvatlanadi bo'lsa Shunday qilib, kuchlanish avvalroq taqdim nazariy hisob-kitoblar bilan yaxshi shartnoma bo'lib, uning Del 0,83 voltgacha, erishish mumkin. Bu kuchlanish unda ionlar suv tarqoqlik tomonidan yuqori o'tkazuvchanlik oraliq DES membrana beradi.

Fig. 2. diagrammasi redoks reaksiya salohiyati

suv ajratish va H + ionlari va vodorod va kislorod kirib OH-.

AGAR va Peltier issiqlik (ilova №2)

"Peltier ta'siri sabab boshqa elektronlar bitta konduktordan o'tish turli turli o'tkazgichlarda elektr o'tkazuvchanlik jalb (ta'riflaydi elektronlar uchun) haq tashuvchilar ... o'rtacha energiya yoki ortiqcha kuch panjarani uzatish yoki uning hisobidan energiya yo'qligini to'ldirish, deb (joriy yo'nalishiga qarab).

Fig. 3. Aloqa metall va yarim o'tkazgich n- haqida Peltier ta'siri: ԐF - Fermi darajasi; ԐC - semiconductor o'tkazilishi guruhining pastki; ԐV - valent tasma; I - joriy ijobiy yo'nalishi; strelkalar bilan doiralar bilan şematik elektronlar ko'rsatilgan.

kontaktga yaqin Birinchi holda ozod va ikkinchi - deb atalmish so'riladi .. Peltier issiqlik. Misol uchun, kontakt semiconductor - metall (3-shakl) metall (chap sensorli) uchun n-turi Semiconductor o'tib elektronlar energiyasi Fermi energiyasi ԐF ko'ra sezilarli darajada yuqori. Shuning uchun, ular metall issiqlik muvozanatni buzish etiladi. Muvozanat, to'qnashuvi natijasida tiklandi bo'lgan ortiqcha energiya kristal berib, elektronlar thermalized bo'ladi. Grid. metall bu elektron gaz soviydi, shuning uchun yarim o'tkazgich metall (o'ng sensorli), faqat eng kuchli elektronlar o'tishi mumkin. tebranish energiyasi iste'mol panjaraning muvozanat taqsimlash "[2, p tiklash. 552].

metall / p-yarim o'tkazgich vaziyat o'xshaydi murojaat qiling. chunki p-o'tkazuvchanlik yarimo'tkazgichlar tuynuklar Fermi sathidan uning valent guruhini ta'minlash, keyin aloqa bo'lgan elektronlar metall uchun p-Semiconductor oqib, quvonishi bo'ladi. Peltier issiqlik ozod yoki salbiy yoki ichki if ijobiy ishlab chiqarish uchun, ikki o'tkazgichlar aloqa bilan so'riladi.

Misol uchun Peltier issiqlik ajratish, bir Elektrolitik hujayra, suvli NaOH eritmasi (4-shakl) va metall yarimo'tkazgich va kimyoviy inert bo'lishi n-qilaylik qaysi chap aloqa teshikka (Fig. 3), shu jumladan.

Fig. 4. Chap aloqa n-yarim o'tkazgich va metall ochiq va elektrolit eritmasi teshikka joylashtirilgan bo'ladi. Belgilar, shakl bilan bir xil bo'ladi. 3.

oqim qachon «men», Chunki, yuqori energiyaga n-elektronlar yarimo'tkazgich metall bilan eritma chiqib ortiq hal etib, bu ortiqcha energiya (Peltier issiqlik) hujayraning turish kerak.

hujayra orqali joriy unda qochqinlarni elektrokimyoviy reaktsiyalar faqat bir hodisa bo'lishi mumkin. hujayra ichida ekzotermik reaksiya bo'lsa, Peltier issiqlik sifatida, hujayra ichida ozod etiladi yana u yerdan chiqib boradigan yeri bor. hujayra ichida reaktsiya bo'lsa - endotermik, Peltier issiqlik endotermik ta'siri o'rnini qoplash uchun to'liq yoki qisman, ya'ni, bir reaktsiya mahsuloti tashkil qilish. Bu, masalan, jami hujayra reaktsiyasi: 2H2O 2H2 → ↑ + O2 ↑ - endotermik, Peltier issiqlik (energiya) molekulalarni yaratish va H2 O2, elektrodlarda shakllanadi, shuning uchun. Shunday qilib, biz to'g'ri n-aloqa yarim o'tkazgich / metall yilda o'rta tanlangan Peltier issiqlik qaytarib muhitga ozod emas, va vodorod va kislorod molekulalari kimyoviy energiya shaklida saqlanadi, deb olish. Shubhasiz, tashqi kuchlanish manbai ish Peltier ta'siri hech yuzaga sabab, bir xil elektrodlarni holda nisbatan kichik bo'ladi, bu holda, suv elektroliz uchun iste'mol qilinadi ..

Nima bo'lishidan qat'iy nazar elektrodlari xususiyatlari, Elektrolitik hujayra o'zi shimib yoki Peltier joriy ravishda o'tayotganda issiqlik ishlab mumkin. go'yoki-statik sharoiti, Gibbs hujayralari [4 salohiyati o'zgarishi, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S,

Δ H - hujayraning entalpiya o'zgarishi;

T - termodinamik harorati;

Δ S - hujayraning entropi o'zgarishi;

Q = - T Δ S - Peltier hujayraning issiqlik.

284,5 (kJ / mol) [8, p - T = 298 (K), entalpiya ΔHpr = o'zgarish bir vodorod-kislorod elektrokimyoviy hujayra uchun. 120], salohiyati Gibbs o'zgarish [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1,23 = - 237.3 (kJ / mol),

z - molekula boshiga elektronlar soni;

F - Faraday Ruxsat etilgan;

E - emf Uyali.

shu sababli

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

ya'ni uning entropisi takomillashtirish va uning pasaytirish esa vodorod-kislorod elektrokimyoviy hujayra Peltier muhitda issiqlik chiqaradi. So'ngra, bizning misolda bo'lgani teskari jarayon, suv elektroliz, ham, Peltier issiqlik Q mod = - Q Ave = - Elektrolitlar 47,3 (kJ / mol) atrof-muhit so'riladi bo'ladi.

o'ng n-aloqa yarim o'tkazgich / metall atrof-muhit olingan Peltier issiqlik - P belgilaymiz. issiqlik P> 0 hujayra turish, lekin kerak, chunki Uyali aloqa endotermik reaksiya suv ajratish (Δ H> 0), Peltier issiqlik P reaktsiya termik ta'sir bartaraf etish hisoblanadi:

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

Tartibni Q beri, faqat elektrolit tarkibi bog'liq Bu inert elektrodlar bilan elektrolit hujayraning bir xususiyati bo'lib, n faqat elektrod materiallari bog'liq.

(1) tenglama Peltier R va Peltier issiqlik, mod Q issiqlik foydali ish ishlab chiqarish ekanligini ko'rsatadi. ya'ni o'rta og'zidagi Peltier issiqlik elektroliz uchun zarur bo'lgan tashqi elektr manbai xarajatlarni kamaytiradi. issiqlik o'rta foydali ish ishlab chiqarish uchun energiya manbai bo'lgan vaziyat, diffuziya xos bo'lgan, shuningdek, ko'plab elektrokimyoviy hujayralari uchun, bunday elementlar misollar [3, p ko'rsatilgan. 248 - 249].

Adabiyotlar ro'yxati

1. Gerasimov Ya. Jismoniy kimyo I. Kurs. Qo'llanma: oliy o'quv yurtlari uchun. V 2, T. T.II. - 2nd ad .. - M:. Kimyo, Moskva, 1973 - 624 b.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier ta'siri. // Jismoniy ensiklopediya. 5 m. T. III-yilda. Magneto - Poynting teorema. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. hisoblash. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov va boshqalar - M:.. Buyuk rus Encyclopedia, 1992 - 672 b. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Jismoniy Kimyo. 2 kitoblarida. Vol. Moddaning 1. tuzilishi. Termodinamik: tafovut qilinadi. yuqori maktablar uchun; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. va boshq Godnev -. 3 Ed .. - M:. Oliy. VK, 2001 -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Jismoniy Kimyo. 2 kitoblarida. Vol. 2. Elektrokimya. Kimyoviy kinetika va kataliz: tafovut qilinadi. yuqori maktablar uchun; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev boshq. -3 Ed., Vah - M:. Oliy. VK, 2001 -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. fizika Sivukhin DV umumiy kursi. Qo'llanma: oliy o'quv yurtlari uchun. 5 m. T.III. Elektr. - 4 Ed, odatiy bo'lib .. - M: FIZMATLIT;. MIPT uyini Nashriyot, 2004 - 656 b. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. polimerlar Täger A. A. Fizikaviy kimyo. - M:. Kimyo, Moskva, 1968 - 536 b.
7. Corr tomonidan tahrir Rossiya nashri muallifning o'zgartishlar bilan nemis tilida tarjima Vetter K. elektr kinetika. Fanlari prof SSSR akademiyasi. Kolotyrkin YM - M:. Kimyo, Moskva, 1967 - 856 b.
8. P. Atkins Jismoniy Kimyo. 2 v. T.I. yilda kimyo fanlari Butin KP doktori Ingliz tili tarjima - M:. Mir, Moskva, 1980 yil - 580 bet.