Užitečné práce teplem životního prostředí

Part 1. Některé termíny a definice.

Elektromotorická síla (emf) je integrální silové pole část vnější obsahuje zdroj proudu ... vnější síla působící v elektrolytické buňky na rozhraní mezi elektrolytem a elektrodami. Také působí na hranici mezi dvěma různými kovy a určení kontaktní potenciální rozdíl mezi nimi [5, s. 193, 191]. Výše skoky potenciálů na všech površích části obvodu se rovná rozdílu potenciálu mezi vodiči, který se nachází na konci řetězce, a je nazýván elektromotorickou sílu emf vodič okruh ... řetězcem sestávající pouze z vodičů prvního druhu se rovná potenciálnímu skoku mezi prvním a posledním vodičem v přímém kontaktu je (Volta zákon) ... Pokud je správně otevřený okruh EMF tento okruh je nulová. Chcete-li vodič s otevřeným okruhem, který obsahuje alespoň jeden elektrolyt, použitelné právo voltů ... Je zřejmé, že pouze vodič obvod obsahuje alespoň jeden vodič druhého druhu jsou elektrochemické buňky (nebo řetězy elektrochemické prvky) [1, s. 490-491].

Polyelektrolyty jsou polymery, které jsou schopné disociovat na ionty v roztoku, čímž se ve stejné makromolekule, velký počet opakujících se poplatků ... zesítěné polyelektrolyty (iontoměniče, iontoměničová pryskyřice) nerozpouští, jen bobtnají, při zachování schopnosti disociovat [6, s. 320-321]. Polyelektrolyty disociují na negativně nabitou macroion a H + ionty, se nazývají polykyseliny a disociuje na kladně nabité ionty a OH macroion zvaných poliosnovaniyami.

Donnan rovnováha potenciál je potenciální rozdíl, který se vyskytuje na fázovém rozhraní mezi dvěma elektrolyty, pokud tento limit není propustná pro všechny ionty. Nepropustnost limity pro některé ionty mohou být způsobeny například přítomnost membrán s velmi úzkými póry, které jsou neprůchozí pro částice určité velikosti. Selektivní propustnost rozhraní dochází i v případě jakékoliv ionty tak pevně spojeny s jedním z fází, které jej opouštějí obecně nelze. Přesně se chovají iontových ionexových pryskyřic, nebo iontoměničová skupina pevné homopolární vazbu v molekulové mřížky nebo matrice. Řešení, že se v těchto matricích formy spolu s ním jednu fázi; roztoku, který se nachází vně, - druhý [7. 77].

Elektrická dvojvrstva (EDL) dochází na rozhraní obou fází sada opačně nabitých vrstev, uspořádaných v určité vzdálenosti od sebe navzájem [7. 96].

Peltierova tuto izolaci nebo absorpci tepla na styku dvou různých vodičů v závislosti na směru elektrického proudu protékajícího kontaktu [2, s. 552].

Část 2: Použití tepelného působení při elektrolýze vody.

Předpokládejme mechanismus výskytu obvodu elektrochemického článku (dále jen prvek), znázorněné schematicky na obr. 1, emf vzhledem k vnitřní kontaktní potenciální rozdíl (PKK) a účinku Donnanem (stručný popis podstaty účinku Donnan, vnitřní PKK a související Peltier teplo je ve třetí části článku).

Obr. 1. Schematické znázornění elektrochemického článku: 1 - katoda se uvede do styku s roztokem 3, elektrochemická redukce reakce elektrolytu kationty vyskytují na povrchu, vyrobené z chemicky inertního silně dotovaného n-polovodiče. Část katody spojující jej s externím zdrojem napětí, metalizovaného; 2 - anoda se uvede do styku s roztokem 4, na jejich povrchu dochází elektrochemickou oxidační reakce elektrolytu aniontů, vyrobené z chemicky inertního silně dotovaného p-polovodiče. Část anody spojující jej s externím zdrojem napětí, metalizovaný; 3 - katoda prostor, polyelektrolyt řešení, disociující ve vodě při macroion r- záporně nabité a kladně nabitými protiionty malý K + (v tomto příkladu je vodíkový ion H +); 4 - anodový roztok prostor polyelektrolyt při rozlišování vodě na kladně nabitou macroion R + a záporně nabitými protiionty malé A- (v tomto příkladu je hydroxid ionty OH); 5 - membrána (membrána), je nepropustná pro makromolekul (macroion) polyelektrolyty, ale zcela propustná pro malé protiionty K +, A- a molekul vody společenských prostor 3 a 4; Evnesh - externí zdroj napětí.

eMF Donnan efektem

Pro jasnost, elektrolyt z prostoru katody (. 3, Obrázek 1) je vybrán vodný roztok polykyselinovou (R-H +), elektrolytu a anodového prostoru (4, obr 1.) - vodný poliosnovaniya (R + OH). V důsledku disociačních polykyselin v katodovém prostoru, v blízkosti povrchu katody (1, obr. 1), je zde zvýšená koncentrace H + iontů. Kladný náboj se objevuje v blízkosti povrchu katody není kompenzováno negativním nábojem macroions R-, jelikož nemohou přiblížit k povrchu katody vzhledem ke své velikosti a přítomnosti pozitivně nabité iontové atmosféry (podrobnosti viz. Popis Donnan efekt v příloze №1 třetí části článku). To znamená, že mezní vrstva roztoku přímo v kontaktu s povrchu katody má kladný náboj. V důsledku toho elektrostatický indukce na povrchu katody, sousedící s roztokem, je záporný náboj z elektronů vedení. tj na rozhraní mezi povrchu katody a řešení DES dochází. Oblast DES tlačí elektrony z katody - do roztoku.

Stejně tak, na anodě (2, obr. 1), mezní vrstvy roztoku v anodovém prostoru (4, obr. 1) v přímém kontaktu s povrchu anody má negativní náboj, a na povrchu anody, sousedící s roztokem, je kladný náboj. tj na rozhraní mezi povrchu anody a řešení také dochází DES. Oblast DES tlačí elektrony z roztoku - anodou.

To znamená, že pole DES na rozhraních katodou a anodou s roztokem, podporované řešení chlazení iontů difúze, jsou dvě vnitřní zdroj emf, jednající v souladu s externím zdrojem, tj., tlačí záporné náboje ve smyčce proti směru hodinových ručiček.

Disociace poliosnovaniya polykyseliny a také způsobuje tepelnou difúzí přes membránu (5, obrázek 1) H + iontů z katodového prostoru -. K anodě, a OH- ionty z anodového prostoru - katoda. Macroion R + a R- polyelektrolyty nemůže pohybovat přes membránu, a tak se od katodového prostoru existuje přebytečné negativní náboj, a z anodového prostoru - přebytku kladného náboje, to znamená, tam je další DPP působením Donnan. To znamená, že membrána také dochází uvnitř EMF, jednající v souladu s vnějším zdrojem tepla a udržuje difúze roztoku iontů.

V našem příkladu je napětí na membráně může dosáhnout 0,83 voltů, as to odpovídá změně potenciálu standardní vodíkové elektrodě z - 0,83 až 0 voltů na přechodu z alkalického prostředí v anodovém prostoru Katodová komora kyselém prostředí. Podrobnosti viz. V příloze №1 třetí části článku.

eMF PKK zevnitř

EMF Element To nastane, a to i v kontaktu polovodičového anodou a katodou na jejich kovové části, sloužící k připojení externího zdroje napětí. Tento emf kvůli vnitřní PKK. Vnitřní IF nevytváří, na rozdíl od vnějšího pole v prostoru obklopujícím kontaktní vodiče, tj. To nemá vliv na pohyb nabitých částic vnějších vodičů. Konstrukce n-polovodič / kov / p-polovodič je dostatečně znám a je používán, například termoelektrický modul Peltierův. Velikost emf taková struktura při teplotě místnosti, může dosáhnout hodnot řádově 0,4 - 0,6 Volt [5, s. 459; 2, s. 552]. Pole v kontaktech jsou směrovány takovým způsobem, aby tlak elektrony proti směru hodinových ručiček ve smyčce, tj. akt v součinnosti s externím zdrojem. Elektrony zvýšit úroveň energie média absorbující teplo z Peltier.

Vnitřní IF vznikající v důsledku difúze elektronů v kontaktních místech elektrod a řešení, naopak tlačí elektrony ve směru hodinových ručiček ve smyčce. tj pohyb elektronů v prvku proti směru hodinových ručiček v těchto kontaktech musí být přiděleny Peltierova tepla. ale proto, přenos elektronů z katody do roztoku a roztoku na anodě je nutně doprovázeno endotermní reakce generující vodík a kyslík, teplo z Peltier není uvolněn do média, a je snížit endotermický efekt, tj. jako „konzervativní“ v entalpie tvorby vodíku a kyslíku. Podrobnosti viz. V příloze №2 třetí části článku.

nosiče (elektrony a ionty) se pohybují v okruhu prvků není uzavřené cesty, v prvku bez poplatku se nepohybuje v uzavřeném okruhu. Každý elektron anoda získané z roztoku (v průběhu oxidace OH- ionty na molekuly kyslíku), a prochází vnějším obvodem ke katodě, je odpařován s molekul vodíku (ve způsobu izolace iontů H +). Podobně ionty OH- a H + nepohybují v uzavřeném okruhu, ale pouze na odpovídající elektrodu, a pak se odpaří ve formě molekulárního vodíku a kyslíku. tj a ionty a elektrony každý pohybující se v jeho prostředí v urychlovací oblasti DES a konec dráhy, když se dostanou na povrchu elektrody jsou spojeny v molekule, čímž se celá uloženou energii - energii chemickou vazbou, a ze smyčky!

Všechny vnitřní zdroje emf Prvek, snížit náklady na externí zdroj pro elektrolýzu vody. To znamená, že teplo z okolního absorbující prvky během jeho provozu udržovat difúzi DES, je snížení nákladů na externí zdroj, tj., To zvyšuje účinnost elektrolýzy.

Elektrolýza vody bez jakéhokoliv vnějšího zdroje.

Při posuzování procesy vyskytující se v prvku, znázorněného na obr. 1, externí zdroj parametry nejsou brány v úvahu. Předpokládejme, že vnitřní odpor se rovná Rd a napětí 0. To Evnesh Element elektrody jsou zkratovány na pasivní zatížení (viz obr. 5). V tomto případě je směr a velikost DES polí vznikají na rozhraní v prvky zůstávají stejné.

Obr. 5. Místo Evnesh (obr. 1), včetně pasivní zátěže RL.

Stanovení podmínek spontánního proudu v tomto prvku. Změna potenciálu Gibbs, podle vzorce (1) přílohy №1 třetí části článku:

Δ G arr = (H arr Δ - n) + Q mod

Pokud P> Δ H + Q mod mod = 284,5 až 47,2 = 237,3 (kJ / mol) = 1,23 (eV / molekula)

Δ G arr <0 a spontánní proces, je to možné.

Budeme se dále za to, že prvky generace vodík reakce probíhá v kyselém prostředí (elektrodový potenciál 0 voltů), a kyslíku v alkalickém (elektrodového potenciálu 0,4 voltu). Tyto elektrodové potenciály poskytuje membránu, (5, obr. 5), je napětí, při kterém by to mělo být 0,83 voltů. tj energie potřebná pro vytvoření vodíku a kyslíku je snížena o 0,83 (eV / molekulu). Potom se podmínkou možnosti spontánní proces:

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

Zjistili jsme, že energetická bariéra z vodíku a kyslíku molekul vyhnout a bez použití externího zdroje napětí. tj i při n = 0,4 (eV / molekulu), tj. Když je vnitřní elektroda HPDC 0,4 voltů, se prvek ve stavu dynamické rovnováhy, a jakýkoli (i malé) změna podmínek rovnováhy způsobí, že proud v obvodu.

Další překážkou na reakce na elektrodách je aktivační energie, ale je eliminován účinek tunelu, vznikající z důvodu malého rozsahu mezery mezi elektrodami a řešení [7, s. 147-149].

Tak, na základě energie úvah, dojdeme k závěru, že spontánní proudu v prvku, znázorněného na obr. 5, je to možné. Ale to, co fyzické důvody mohou způsobit tento proud? Tyto důvody jsou uvedeny níže:

1. pravděpodobnost přechodu elektronů z katody do roztoku vyšší než pravděpodobnost přechodu z anody do roztoku, protože n-polovodič katoda má mnoho volných elektronů s vysokou energií, a p-polovodiče anoda - pouze „díry“, a tyto „díry“, jsou na úrovni energie pod katody elektrony;

2. Membrána je podporována v katodovém prostoru kyselém prostředí, a v anodě - alkalické. V případě inertních elektrod, to vede k tomu, že potenciální katoda elektroda se stává větší než anody. V důsledku toho se musí elektrony se pohybují přes externí obvod od anody ke katodě;

3. povrchový náboj z polyelektrolytů řešení vzniklých v důsledku působení Donnan, vytváří se na elektrody / oblasti řešení tak, aby pole na katodě podporuje výtěžek elektronů z katody do roztoku, a pole na anodě - vstup elektronů do anody z roztoku;

4. rovnováha vpřed a vzad reakce na elektrodách (výměna proudy) předepnut směrem ionty H + rekce přímá redukce na katodě a oxidací OH- iontů na anodě, od jsou doprovázeny tvorbou plynu (H2 a O2), který je schopen snadno odcházející reakční zónu (Le Chatelier princip).

Experimenty.

Pro kvantitativní vyhodnocení napětí na zátěži efektem Donnan, experiment byl proveden ve kterém je katoda prvek sestával z aktivního uhlí s vnější grafitové elektrody, anoda - směs aktivního uhlí a anexu AB-17-8 s vnějším grafitové elektrody. Elektrolytů - vodný roztok hydroxidu sodného, anoda a katoda jsou od sebe odděleny prostory syntetickou plstí. Na otevřené vnější elektrody tohoto prvku mělo napětí 50 mV. Při připojení k prvku vnějšího zatížení 10 ohm pevný proud asi 500 uA. Při zvýšení okolní teploty od 20 až 30 0C napětí na vnější elektrody se zvýšil na 54 mV. Zvýšení napětí při pokojové teplotě potvrzuje, že zdroj emf je difúze, tj. tepelný pohyb částic.

Pro kvantitativní vyhodnocení napětí na zatížení od vnitřní lití pod vysokým tlakem kov / polovodičového experiment byl proveden ve kterém je buňka katoda se skládá ze syntetického grafitového prášku s vnějším grafitové elektrody, anoda - prášek z karbidu boru (B4C, p-polovodič), s vnějším grafitové elektrody. Elektrolytů - vodný roztok hydroxidu sodného, anoda a katoda jsou od sebe odděleny prostory syntetickou plstí. Na otevřených vnějších elektrod prvku napětí byla asi 150 mV. Při připojení vnějšího zatížení na prvek 50 kOhm napětí klesne na 35 mV., Takový silný pokles napětí vzhledem k nízké vlastní karbidu boru, a v důsledku toho vysoký vnitřní odporového prvku. Vyšetřování napětí v závislosti na teplotě pro prvek takové konstrukce se neprovádí. To je způsobeno skutečností, že, pro polovodiče, v závislosti na jeho chemickém složení, stupeň dopingu a dalších vlastností, změna teploty v různých způsobech mohou ovlivnit její úroveň Fermiho. tj Vliv teploty na emf Element (zvýšení nebo snížení), v tomto případě závisí na použitých materiálech, takže to není určující pro experiment.

V tomto okamžiku se pokračovalo další experiment, ve kterém je buňka katoda vyrobený ze směsi aktivovaného uhlíkového prášku a KU-2-8 s vnějším nerezové elektrody oceli a anodu ze směsi aktivního uhlí prášku a anexu AB-17-8 do vnější elektrody z nerezová ocel. Elektrolyt - vodný roztok chloridu sodného, anodou a katodou prostory jsou odděleny syntetickou plstí. Vnější elektrody tohoto prvku října 2011 jsou schopny zkratu pasivní ampérmetr. Proud, který ukazuje ampérmetr, přibližně jeden den, po otočení, o 1 mA - do 100 MKA (což je zřejmě v důsledku polarizace elektrod), a od té doby více než rok se nemění.

V praktických pokusech popsaných výše v souvislosti s více účinnými materiály nepřístupnost získaných výsledků podstatně nižší než teoreticky možný. Kromě toho být vědomi, že součástí celkového vnitřního emf Prvek spotřebovává pro udržení reakce elektrod (na výrobu vodíku a kyslíku), a nemůže být měřena ve vnějším obvodu.

Závěr.

Shrneme-li, můžeme konstatovat, že příroda nám umožňuje převádět tepelnou energii na využitelnou energii či práci, při použití jako „ohřívač“ prostředí a nemají „ledničku“. Tak Donnan účinku a vnitřní IF převede tepelná energie nabitých částic v pole energie elektrického DEL jako endotermického reakčního tepla se převádí na chemickou energii.

Považována za kontaktní prvek spotřebovává teplo z média a vody, a přiděluje elektrické energie, vodíku a kyslíku! Kromě toho, proces spotřeby energie a použití vodíku jako paliva, a voda se vrací zpět do topného média!

Část 3 přílohy.

Tato část se dále zabývá Donnan rovnovážně, na křižovatce vnitřního lití pod vysokým tlakem kov / polovodič a Peltier tepla na oxidačně redukčních reakcí a elektrodových potenciálů v prvku.

Donnan potenciál (dodatek №1)

Zvážit mechanismus vzniku Donnan potenciálem polyelektrolytu. Po štěpení polyelektrolytovými protiionty začne její malá, difúzí, takže objem obsazený makromolekuly. Směrové difúze protiionty malých objem polyelektrolytů makromolekul v rozpouštědle je vzhledem ke zvýšené koncentraci v objemu makromolekuly ve srovnání se zbytkem roztoku. Dále, v případě, například, malé protiionty jsou záporně nabité, to má za následek, že vnitřní část makromolekuly jsou pozitivně nabité, a roztok se bezprostředně přiléhající k objemu makromolekuly - negativní. tj kolem kladně nabité objemu macroion, je druh „iontů atmosféra“ malých protiionty - záporně nabité. Ukončení růstu iontový atmosféra nabíjení dochází, pokud je elektrostatické pole mezi svazku iontů macroion atmosférou a vyrovnává tepelné difúze malých protiionty. Výsledný rovnováha potenciální rozdíl mezi atmosférou a iontových macroions je Donnan potenciál. Donnan potenciál je také označována jako membránový potenciál, protože Podobná situace nastává na polopropustnou membránou, například, když se odděluje roztok elektrolytu, který má ionty dvou druhů - schopných a nejsou schopné, aby prošel skrz čistého rozpouštědla.

Donnan potenciál může být považována za limitující případě difúzního potenciálu, když se mobilita jednoho z iontů (v tomto případě macroion) je nulový. Poté, v souladu s [1, s. 535], převzetí čítače se rovná jedné:

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

Ed - Donnan potenciál;

R - univerzální plynová konstanta;

T - termodynamická teplota;

F - Faradayova konstanta;

A1, A2 - protiopatření v kontaktních fázích.

V tomto prvku, vyznačující se tím, že membrána odděluje poliosnovaniya roztoky (pH = Lg 1 = 14) a polykyselin (pH = Lg 2 = 0), Donnan potenciálu napříč membránou při pokojové teplotě (T = 300 K 0) by bylo:

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

Donnan potenciál zvyšuje v přímé úměře k teplotě. Difuzi elektrochemického článku Peltierova tepla je jediným zdrojem pro výrobu užitečné práce, není překvapující, že tyto prvky emf se zvyšuje se zvyšující se teplotou. V difuzní komůrce pro výrobu díla, Peltier teplo je vždy z okolního prostředí. Když proud protéká EDL vytvořen Donnan účinek, ve směru, který se shoduje s kladným směrem oblasti DES (to znamená, když pole DES provádí pozitivní práce), je teplo absorbováno z okolního prostředí pro výrobu tohoto dokumentu.

Ale difúzní prvek je kontinuální a jednosměrný změna koncentrace iontů, což v konečném důsledku vede k vyrovnávání koncentrace a zastavování řízené difuzi, na rozdíl od rovnovážného Donnanem, kde, v případě úniku quasistatic koncentrace proudy iontů, jakmile jednou dosáhl určité hodnoty, zůstává beze změny ,

Obr. 2 ukazuje diagram redox potenciálu reakcí vodíku a při měnícím se kyselost roztoku kyslíku. Z grafu je zřejmé, že elektroda potenciál pro tvorbu reakce kyslíku v nepřítomnosti iontů OH- (1,23 voltů v kyselém prostředí), se liší od stejný potenciál při vysoké koncentraci (0,4 voltů v alkalickém prostředí) na 0,83 voltů. Podobně, elektroda potenciál vodíkové tvořící v nepřítomnosti H + (-0.83 voltů v alkalickém prostředí) se liší od stejný potenciál při vysoké koncentraci (0 V, v kyselém prostředí), a to i při 0,83 V. [4. 66-67]. tj zřejmé, že 0,83 voltu je zapotřebí, aby se dosáhlo vysoké koncentrace vody v příslušných iontů. To znamená, že je zapotřebí 0,83 voltů na hmotnosti neutrální disociace molekul vody do H + a OH- ionty. Tedy, v případě, že membrána je podporován v našem prvek katody prostor kyselém prostředí a v alkalickém anodickou, napětí může dosáhnout své DEL 0,83 voltů, což je v dobré shodě s teoretickými výpočty uvedených dříve. Toto napětí umožňuje vysokou vodivost prostor DES membránu vody disociaci na ionty v něm.

Obr. 2. Diagram redox reakce potenciály

rozklad vody a + ionty H a OH na vodík a kyslík.

IF a Peltier tepla (dodatek №2)

„Příčinou Peltierova jevu je to, že průměrná energie nosičů náboje (pro určitost elektrony) zapojen do elektrické vodivosti v různých vodičů různých ... Při přechodu z jednoho vodiče do jiného elektron nebo přenášet přebytečné elektrické sítě nebo doplnit nedostatek energie na své náklady (v závislosti na směru proudu).

Obr. 3. Peltierův efekt na kontaktní kovu a polovodičů N-: ԐF - Fermiho hladiny; ԐC - dno pásma vodivosti polovodiče; ԐV - valenční pás; I - kladný směr proudu; kruhy s šipkami znázorněno schematicky elektrony.

V prvním případě v blízkosti kontaktu se uvolní, a druhá - tzv vstřebává .. Peltier tepla. Například, na kontaktní polovodiče - kov (obrázek 3) energie elektronů, které projdou z n-polovodič typu na kov (vlevo touch) je výrazně vyšší než energie ԐF Fermiho. Z tohoto důvodu, jsou porušení tepelné rovnováhy v kovu. Rovnováha je obnoven v důsledku kolize, ve které thermalized elektrony, přičemž přebytečné energie krystalický. grid. Polovodičová kovu (vpravo touch) mohou procházet jen ty energetické elektrony, tak, že elektronový plyn v kovu se ochladí. Na obnovení rovnovážnou distribuci kmitání energie spotřebované mřížky „[2, s. 552].

Pro kontakt kov / p-polovodič je situace obdobná. protože p-vodivost polovodičové otvory poskytne své valenční pás, který je pod úrovní Fermiho, pak je kontakt se zchladí, ve kterém elektrony proudí z p-polovodič na kov. Peltier teplo uvolněné nebo absorbováno styku dvou vodičů, vzhledem k výrobě negativní nebo pozitivní vnitřního IF.

V levém vzdáleností kontaktů (obr. 3), na kterém rozdělení Peltierova tepla, elektrolytické buňky, například vodný roztok hydroxidu sodného (obrázek 4) a kovový polovodič a n-ať je to chemicky inertní.

Obr. 4. Levý kontakt n-polovodič a kov je otevřený a umístěn v mezeře roztoku elektrolytu. Označení jsou stejné jako na obr. 3.

Vzhledem k tomu, když teče proud «I», polovodičový n-elektronů v vyšší energii dorazit řešení, než se dostane z řešení v kovu, tento přebytek energie (teplo Peltier), musí stát v buňce.

Proud procházející buňkou může být pouze případ netěsnosti v něm elektrochemických reakcí. Pokud se exotermní reakce v buňce, teplo Peltier se uvolňuje v buňce, jak je Více ona nemá kam jít. V případě, že reakce v buňce - endotermní tepelný Peltier je zcela nebo zčásti kompenzovat endotermické účinek, tj, za vzniku reakčního produktu. V tomto příkladu je celkový buněčný reakce: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endotermická, takže teplo (energie) Peltierův je vytvořit molekuly a H 2O 2, jsou vytvořeny na elektrodách. Dostáváme tak, že teplo z Peltier vybrána v médiu v pravém n-kontaktní polovodičového / kov není uvolněna zpět do životního prostředí, a je uložen ve formě chemické energie vodíku a kyslíku molekul. Je zřejmé, že provoz externího zdroje napětí se spotřebuje pro elektrolýzu vody, v tomto případě bude menší, než v případě shodných elektrod, což způsobuje žádný výskyt Peltierova jevu ..

Bez ohledu na to vlastností elektrod, elektrolyzér sám může absorbovat nebo generovat teplo při průchodu proudu němu Peltierova. Kvazi-statické podmínky, možné změny buněk Gibbsových [4, s. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, kde

Δ H - entalpie změna buňky;

T - termodynamická teplota;

Δ S - změna entropie buňky;

Q = - T Δ S - teplo z Peltierova článku.

Pro elektrochemickém článku vodíku a kyslíku při T = 298 (K), změny entalpie ΔHpr = - 284,5 (kJ / mol) [8, s. 120], změna Gibbs potenciálu [4. a. 60]:

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

z - počet elektronů v molekule;

F - Faradayova konstanta;

E - emf buňka.

tudíž

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

tj vodíku a kyslíku Elektrochemický článek vytváří teplo v prostředí Peltierova, při současném zvýšení jeho entropie a snižovat jeho. Pak, v inverzním procesu elektrolýzy vody, což je případ v našem příkladu Peltier teplo Q mod = - Q ave = - 47,3 (kJ / mol) elektrolytu bude absorbována z prostředí.

Označme P - Peltierův teplo odebrané z prostředí, v pravém n-kontaktní polovodičového / kov. Teplo P> 0 musí stát v buňce, ale proto, rozklad vody v buněčné endotermické reakce (Δ H> 0), Peltierův teplo P je pro kompenzaci tepelného účinku reakce:

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

Mod Q závisí pouze na složení elektrolytu, protože To je charakteristické elektrolyzéru s inertními elektrodami, a n je závislá pouze na elektrodových materiálů.

Rovnice (1) ukazuje, že teplo z Peltierova P a Peltier teplo mod Q, je výroba užitečné práce. tj Peltier teplo odebrány z prostředí snižuje náklady na externí zdroj energie potřebné pro elektrolýzu. Situace, kdy se tepelné médium je zdrojem energie pro výrobu užitečné práce, je charakteristická pro šíření, jakož i pro mnoho elektrochemických článcích, příklady takových prvků jsou uvedeny v [3, s. 248-249].

Reference

1. Gerasimov Ya. I. kurs fyzikální chemie. Cvičení: Pro vysoké školy. V 2 t. T.II. - 2nd ed .. - M:. Chemistry, Moskva, 1973. - 624 s.
2. Dashevskiy 3. M. Peltierův efekt. // Physical encyklopedie. V 5 m. T. III. Magneto - Poyntingův věta. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. počítat. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov a další - M:.. Velká encyklopedie rusky, 1992. - 672 s. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS fyzikální chemie. Ve 2 knihách. Vol. 1. Struktura látek. Termodynamika: Proc. na vysokých školách; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. a kol Godnev -., 3. vyd .. - M:. Vyšší. wk, 2001 -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS fyzikální chemie. Ve 2 knihách. Vol. 2. Elektrochemie. Kinetika a katalýza: Proc. na vysokých školách; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al., -3 ed., Rev. - M:. Vyšší. wk, 2001 -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV obecný kurs fyziky. Cvičení: Pro vysoké školy. V 5 m. T.III. Elektřina. - 4. vydání, stereotypy .. - M: FIZMATLIT;. Vydavatelství MIPT, 2004. - 656 s. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Täger A. A. Fyzikální chemie polymerů. - M:. Chemistry, Moskva, 1968. - 536 s.
7. Vetter K. elektrochemické kinetika, překládal z němčiny s pozměňovacími návrhy autorky k ruské vydání, editoval Corr. SSSR Akademie věd prof. Kolotyrkin YM - M:. Chemistry, Moskva, 1967. - 856 s.
8. P. Atkins fyzikální chemie. Ve 2. v. T. I., přeložil z angličtiny lékaře chemických věd Butin KP - M:. Mir, Moskva, 1980. - 580 s.