Nuttig werk door de hitte van de Environment

Deel 1. Sommige termen en definities.

De elektromotorische kracht (EMK) integraal uitwendig krachtenveld gedeelte een uitwendige stroombron ... die werkt in elektrolytische cellen op het grensvlak tussen de elektrolyt en de elektroden. Ze werken ook op de grens tussen twee verschillende metalen en bepaal het contact potentiaalverschil daartussen [5, p. 193, 191]. Hoeveelheid springt potentialen op alle oppervlakken van de schakelingssectie is gelijk aan het potentiaalverschil tussen de geleiders zich aan de ketenuiteinden, en wordt de elektromotorische kracht emk geleiderschakeling ... keten uitsluitend bestaande uit de geleiders van de eerste soort gelijk aan de potentiaal sprong tussen de eerste en de laatste geleider in direct contact met hen (Volta wet) ... Als het circuit goed open is, de emf Dit circuit nul. De open circuitgeleider, waarbij ten minste één elektrolyt, toepasselijk recht volt ... Het is duidelijk dat alleen geleiderschakeling omvattende ten minste één geleider van de tweede soort zijn elektrochemische cellen (of kettingen elektrochemische elementen) [1, blz omvat corrigeren. 490-491].

Polyelektrolyten zijn polymeren die dissociëren in ionen in oplossing, waardoor in dezelfde macromolecuul, een groot aantal terugkerende kosten ... verknoopte polyelektrolyten (ionenwisselaars, ionenuitwisselingshars) niet oplost, alleen opzwellen, met behoud van de mogelijkheid tot dissociëren [6, p. 320-321]. Polyelektrolyten dissociëren in negatief geladen macroion en H + ionen polyzuren genoemd en uiteenvalt in positief geladen ionen en OH- macroion genoemd poliosnovaniyami.

Donnan evenwichtspotentiaal is het potentiaalverschil dat optreedt bij de fasegrens tussen de twee elektrolyten als deze limiet is niet doorlaatbaar voor alle ionen. Ondoordringbaarheid gelden voor bepaalde ionen worden veroorzaakt, bijvoorbeeld de aanwezigheid van membranen met zeer nauwe poriën die onbegaanbaar deeltjes boven een bepaalde afmeting zijn. Selectieve permeabiliteit van het grensvlak optreedt en eventuele ionen zo sterk verbonden met één van de fasen die in het algemeen reactie niet. Precies gedragen ionische ionenuitwisselingsharsen of ionenuitwisselingsgroep vaste homopolaire binding in de moleculaire rooster of matrix. De oplossing, die in dergelijke matrices vormen tezamen met het een enkele fase; oplossing, buiten, - de tweede [7. 77].

De elektrische dubbellaag (EDL) plaatsvindt aan het grensvlak van de twee fasen set van tegengesteld geladen lagen aangebracht op een zekere afstand van elkaar [7. 96].

Peltiereffect deze isolatie of absorptie van warmte bij het contact van twee geleiders afhankelijk van de richting van de elektrische stroom door de contacten [2, p. 552].

Deel 2: De verwarmingsmedium in de elektrolyse van water.

Beschouw het mechanisme van het optreden van de schakeling van de elektrochemische cel (hierna element), schematisch getoond in Fig. 1, meer emf vanwege de interne potentiaaldifferentie (PKK) en het effect van Donnan (korte beschrijving van de essentie van de Donnan-effect, interne PKK en bijbehorende Peltier warmte wordt aangebracht in het derde deel van het artikel).

Fig. 1. Schematische weergave van een elektrochemische cel: 1 - de kathode in contact gebracht met een oplossing van 3, de elektrochemische reductiereactie van het elektrolyt kationen ontstaan op het oppervlak, van een chemisch inert zwaar gedoteerde n-halfgeleider. Een deel van de kathode aan te sluiten op een externe spanningsbron, gemetalliseerd; 2 - de anode in contact gebracht met een oplossing van 4, op het oppervlak daarvan optreden elektrochemische oxidatiereactie van het elektrolyt anionen, die chemisch inert zwaar gedoteerde p-halfgeleider. Een deel van de anode aan te sluiten op een externe spanningsbron, gemetalliseerd; 3 - kathoderuimte, polyelektrolytoplossing, dissociatie in water bij macroion R- negatief geladen en positief geladen tegenionen kleine K + (in dit voorbeeld is de waterstofionen H +); 4 - anodecompartiment polyelektrolyt in water dissociëren in positief geladen macroion R + en negatief geladen tegenionen kleine A- (in dit voorbeeld hydroxide-ionen OH-); 5 - het membraan (membraan), ondoordringbaar voor macromoleculen (macroion) polyelektrolyten, maar volledig doorlaatbaar voor kleine tegenionen K +, A- en watermoleculen gedeelde ruimte 3 en 4; Evnesh - een externe spanningsbron.

Emf door Donnan effect

Voor de duidelijkheid wordt de elektrolyt van de kathoderuimte (. 3, Figuur 1) geselecteerd polyzuur waterige oplossing (R-H +), elektrolyt en anode compartiment (4, fig 1.) - waterige poliosnovaniya (R + OH-). Door dissociatie polyzuren in het kathodecompartiment, nabij het oppervlak van de kathode (1, fig. 1), is er een verhoogde concentratie van H + -ionen. Positieve lading die in de nabijheid van het kathodeoppervlak niet gecompenseerd negatief geladen macro-ionen R-, aangezien ze kunnen niet dicht bij het oppervlak van de kathode vanwege de grootte en de aanwezigheid van een positief geladen ionische atmosfeer (voor details. Beschrijving Donnan-effect in bijlage №1 van het derde deel van het artikel). Aldus is de grenslaag van een oplossing in direct contact met het kathodeoppervlak een positieve lading. Als resultaat werd een influentie op het kathodeoppervlak, grenst aan de oplossing, is er een negatieve lading van de geleidingselektronen. ie aan het grensvlak tussen het kathodeoppervlak en DES oplossing plaatsvindt. Gebied van de DES duwt elektronen van de kathode - aan de oplossing.

Evenzo op de anode (2, fig. 1), de grenslaag van de oplossing in het anodecompartiment (4, fig. 1) in direct contact met het anodeoppervlak heeft een negatieve lading, en op het anodeoppervlak, grenst aan de oplossing, er een positieve lading. ie bij het grensvlak tussen het anodeoppervlak en de oplossing komt voor DES. Gebied van de DES duwt elektronen uit de oplossing - een anode.

Dus het gebied van DES op het grensvlak van de kathode en anode met de oplossing, ondersteund thermische oplossing ionendiffusie, zijn twee interne emk-bron, die in overeenstemming met een externe bron, dat wil zeggen, indrukken van de negatieve ladingen in de loop linksom.

Dissociatie poliosnovaniya polyzuren en veroorzaakt ook thermische diffusie door het membraan (5, Figuur 1) H + ionen uit het kathodische ruimte -. De anode en OH- ionen uit het anodecompartiment - een kathode. Macroion R + en R- polyelektrolyten kan bewegen door het membraan, zodat het uit de kathoderuimte er een overmaat negatieve lading en de anode space - een overtollige positieve lading, d.w.z. er is een andere DPP te wijten aan de Donnan-effect. Dus het membraan komt voor in de emk, die in overeenstemming met een uitwendige warmtebron diffusie en handhaafde de oplossing van ionen.

In ons voorbeeld, kan de spanning over het membraan bereikt 0,83 volt, zoals dit komt overeen met een verandering in potentiaal van standaard waterstof elektrode - 0,83-0 volt bij de overgang van het alkalische medium in het anodecompartiment het kathodecompartiment zure omgeving. Zie voor meer informatie. In bijlage №1 van het derde deel van het artikel.

Emf PKK van binnenuit

The Element emf Het komt, ook in contact halfgeleider- anode en kathode naar de metalen delen dient om de externe spanningsbron. dit emf als gevolg van interne PKK. Interne IF schept niet, in tegenstelling tot het externe veld in de omgevende ruimte geleiders, i.e. Het heeft geen invloed op de beweging van geladen deeltjes buiten de geleiders. Constructie n-halfgeleider / metaal / p-halfgeleider is genoegzaam bekend en wordt toegepast, bijvoorbeeld een thermo- Peltier module. De omvang van de EMF 0,6 Volt [5, p - dergelijke structuur bij kamertemperatuur kan waarden in de orde van 0,4 te bereiken. 459; 2, p. 552]. Velden in contacten worden gericht zodanig dat ze achter elektronen linksom in de lus, d.w.z. handelen in samenhang met de externe bron. De elektronen verhogen van het energieniveau van het medium absorbeert de warmte van de Peltier.

Interne IF ontstaan door de diffusie van elektronen in de contactgebieden van de elektroden en de oplossing daarentegen duwt elektronen in rechtse richting in de lus. ie de beweging van elektronen in het element linksom deze contacten moeten worden toegewezen Peltier warmte. maar omdat de overdracht van elektronen van de kathode in de oplossing en de oplossing in de anode noodzakelijkerwijs gepaard met een endotherme reactie opwekken van waterstof en zuurstof, wordt de warmte van de Peltier niet vrijkomen in het medium, en de endotherm effect te verminderen, d.w.z. als "geconserveerd" in de enthalpie van de vorming van waterstof en zuurstof. Zie voor meer informatie. In bijlage №2 het derde deel van het artikel.

(elektronen en ionen) bewegen Element stroomkring gesloten paden, geen lading in het element beweegt niet in een gesloten circuit. Elke elektronenbundel anode verkregen uit de oplossing (tijdens de oxidatie van OH- ionen zuurstofmoleculen), en door een extern circuit naar de kathode, samen verdampt met waterstofmoleculen (in het proces van herstel van ionen H +). Evenzo ionen OH- en H + niet bewegen in een gesloten circuit, maar alleen de overeenkomstige elektrode en damp daarna in de vorm van moleculaire waterstof en zuurstof. ie en de ionen en elektronen elkaar bewegen in zijn omgeving het versnellingsveld van DES en het einde van de baan, wanneer ze het oppervlak van de elektrode worden gecombineerd in het molecuul, het omzetten van de totale opgeslagen energie - de energie van een chemische binding en uit de lus!

Alle van de interne bronnen van EMF Element, de kosten te verlagen externe bron voor de elektrolyse van water. Aldus wordt de warmte van de omgevende absorberende elementen tijdens de werking om diffusie van DES behouden, is om de kosten van de externe bron te verminderen, d.w.z., Het verhoogt de efficiency elektrolyse.

Elektrolyse van water zonder externe bron.

Bij zijn de processen die in de in Fig element. 1, wordt een externe bron parameters buiten beschouwing gelaten. Stel dat de inwendige weerstand Rd gelijk aan een spanning van 0. Dat Evnesh Elementelektroden wordt kortgesloten naar een passieve belasting (zie fig. 5). In dit geval is de richting en de grootte van DES velden ontstaan op het grensvlak van de elementen blijven hetzelfde.

Fig. 5. In plaats Evnesh (fig. 1) omvattende passieve belasting RL.

Bepaal de voorwaarden van spontane stroom door het element. Veranderen van de Gibbs potentiaal volgens de formule (1) van bijlage №1 van het derde deel van het artikel:

Δ G arr = (Δ H arr - n) + Q mod

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

de Δ G arr <0 en spontaan proces mogelijk.

We zullen verder van mening dat elementen waterstofgeneratie reactie vindt plaats in zuur milieu (elektrodepotentiaal van 0 volt), en zuurstof in alkalisch (elektrodepotentiaal van 0,4 volt). Zoals elektrodepotentialen verschaft een membraan (5, fig. 5), de spanning waarbij deze moet 0,83 volt. ie de energie die nodig is voor de vorming van waterstof en zuurstof verminderd met 0,83 (eV / molecuul). Dan is de toestand van de mogelijkheid spontaan proces zal:

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

We vaststellen dat de energiebarrière van de waterstof- en zuurstofmoleculen te vermijden en zonder dat een uitwendige spanningsbron. ie zelfs bij n = 0,4 (eV / molecuul), d.w.z. wanneer de binnenelektrode HPDC 0,4 volt, wordt element in een staat van dynamisch evenwicht en eventuele (zelfs kleine) verandering van het saldo omstandigheden zal de stroom in het stroomcircuit.

Een ander obstakel voor de reacties aan de elektroden is de activeringsenergie, maar wordt uitgeschakeld door het tunneleffect, ontstaan door de kleinheid van de spleet tussen de elektroden en de oplossing [7, p. 147-149].

Derhalve op grond van energieoverwegingen concluderen we dat spontane stroom in het element volgens figuur. 5, mogelijk. Maar wat fysieke redenen kan deze stroom veroorzaken? Deze redenen zijn hieronder opgesomd:

1. De kans op overdracht van elektronen uit de kathode in de oplossing hoger is dan de kans op overgang van de anode in de oplossing, aangezien n-halfgeleiderkathode heeft veel vrije elektronen met een hoog energieniveau, en de p-halfgeleider anode - only "gaten", en deze "gaten" zijn bij een energie beneden de kathode elektronen;

2. Het membraan wordt ondersteund in de kathoderuimte een zure omgeving en in de anode - alkalisch. Bij inerte elektroden, dit leidt tot het feit dat een kathode potentiaal groter is dan de anode. Derhalve moet elektronen door een extern circuit van de anode naar de kathode te bewegen;

3. De oppervlaktelading van de polyelektrolyt oplossingen ontstaan door de Donnan-effect creëert op de elektrode / oplossing veld, zodat het veld bij de kathode bevordert elektronenopbrengst van de kathode in de oplossing, en het veld bij de anode - electron binnenkomst in de anode uit de oplossing;

4. evenwicht voorwaartse en omgekeerde reacties aan de elektroden (uitwisseling stroming) voorgespannen in de richting H + -ionen directe reacties reductie bij de kathode en oxidatie van OH- ionen bij de anode, aangezien zij vergezeld door de vorming van gas (H2 en O2) in staat is tot een gemakkelijk vertrek reactie zone (principe van Le Chatelier).

Experimenten.

Voor kwantitatieve evaluatie van de spanning over de belasting door de Donnan-effect, werd een experiment uitgevoerd waarbij de kathode element bestond uit de actieve kool met de buitenste grafiet elektrode en een anode - een mengsel van geactiveerde koolstof en anionenhars AB-17-8 met de buitenste grafietelektrode. Elektrolyt - waterige NaOH-oplossing, anode en kathode ruimten zijn gescheiden door een synthetische vilten. Open externe elektroden van dit element had een spanning van ongeveer 50 mV. Bij aansluiting op een element van de uitwendige belasting 10 ohm vaste stroom van ongeveer 500 microampère. Wanneer de omgevingstemperatuur stijgt 20-30 0C spanning aan de buitenelektrode verhoogd tot 54 mV. Verhogen van de spanning aan de omgevingstemperatuur bevestigt dat de bron van emf diffusie, i.e. thermische beweging van de deeltjes.

Voor kwantitatieve evaluatie van de spanning over de belasting van de inwendige HPDC metaal / halfgeleider experiment werd uitgevoerd waarbij de celkathode uit synthetisch grafietpoeder met het buitenoppervlak grafiet elektrode en een anode - een poeder van boriumcarbide (B4C, p-halfgeleider) met de buitenste grafietelektrode. Elektrolyt - waterige NaOH-oplossing, anode en kathode ruimten zijn gescheiden door een synthetische vilten. Open buitenelektrodes van de element spanning was ongeveer 150 mV. Bij aansluiting van de externe belasting op het element 50 kOhm spanning gedaald tot 35 mV., Een dergelijke sterke spanningsval als gevolg van de lage intrinsieke boorcarbide en, als gevolg daarvan, een grote inwendige weerstand element. Onderzoek versus voltage gedurende een element van een dergelijke structuur wordt niet uitgevoerd. Dit komt door het feit dat, voor een halfgeleiderinrichting, afhankelijk van de chemische samenstelling, de mate van dotering en andere eigenschappen, de temperatuurverandering op verschillende manieren kan zijn Fermi niveau beïnvloeden. ie temperatuureffect op emf Element (hoger of lager), in dit geval afhankelijk van de gebruikte materialen, dus dit is niet indicatief experiment.

Op dit punt bleef een experiment waarin celkathode wordt gemaakt van een mengsel van geactiveerde koolstofpoeder en KU-2-8 met het buitenoppervlak roestvrijstalen elektrode en de anode uit een mengsel van geactiveerde koolstofpoeder en anion hars AB-17-8 de buitenelektrode van roestvrij staal. Elektrolyt - waterige oplossing van NaCl, de anode en kathode ruimten zijn gescheiden door een synthetische gevoeld. Externe elektroden van dit element met oktober 2011 kunnen kortsluiten passieve ampèremeter. Stroom die een ampèremeter, ongeveer een dag na het inschakelen, verminderd met 1 mA toont - tot 100 MKA (die blijkbaar als gevolg van de polarisatie van de elektroden), en sindsdien meer dan een jaar niet verandert.

In praktijkproeven hierboven beschreven in verband met het effectiever materialen ontoegankelijkheid verkregen resultaat aanzienlijk lager dan theoretisch mogelijk. Bovendien, er rekening mee dat een deel van de totale interne EMF Element altijd verbruikt voor het handhaven van de elektrode reactie (de productie van waterstof en zuurstof) en kan niet worden gemeten in het externe circuit.

Conclusie.

Samenvattend kunnen we concluderen dat de natuur ons toelaat om thermische energie om te zetten in bruikbare energie of op het werk, tijdens het gebruik als een "verwarming" milieu en het niet hebben van een "koelkast". Aldus Donnan-effect en interne IF omgezet thermische energie van de geladen deeltjes in het elektrische veld energie DEL de endotherme reactiewarmte wordt omgezet in chemische energie.

Beschouwd contactelement verbruikt warmte uit het medium en water, en wijst elektriciteit, waterstof en zuurstof! Bovendien is het proces van het energieverbruik en het gebruik van waterstof als brandstof en water terugkeert naar het warmtemedium!

Deel 3 van de bijlage.

Dit deel wordt verder besproken Donnan evenwicht effect op de kruising van de binnenste HPDC metaal / halfgeleider en Peltier hitte op redoxreacties en elektrodepotentialen in het element.

Donnan potentiële (bijlage №1)

Denk aan het mechanisme van het optreden van Donnan potentieel voor polyelektrolyt. Na dissociatie polyelektrolyt tegenionen beginnen zijn kleine, door diffusie, waardoor het volume ingenomen door het macromolecuul. Gerichte diffusie van tegenionen van geringe omvang polyelektrolyt macromoleculen in het oplosmiddel vanwege de toegenomen concentratie in de bulk van het macromolecuul ten opzichte van de rest van de oplossing. Indien verder bijvoorbeeld kleine tegenionen negatief geladen resulteert doordat het binnendeel van het macromolecuul positief geladen en de oplossing direct naast het volume van het macromolecuul - negatief. ie rond een positief geladen macroion volume, is er een soort "ion atmosphere" van de kleine tegenionen - negatief geladen. Beëindiging ionische lading atmosfeer groei treedt op wanneer het elektrostatische veld tussen het ionenvolume macroion sfeer en balanceert de thermische diffusie van kleine tegenionen. De resulterende evenwicht potentiaalverschil tussen de atmosfeer en de ionische macro-ionen is Donnan potentieel. Donnan potentiaal wordt ook wel membraanpotentiaal, want een soortgelijke situatie treedt op bij een semipermeabel membraan, bijvoorbeeld wanneer de elektrolytoplossing die ionen van twee soorten heeft scheidt - staat en niet bestand doorlaten van het zuivere oplosmiddel.

Donnan potentiaal kan worden beschouwd als een grensgeval van de diffusiepotentiaal, wanneer de mobiliteit van een van de ionen (in dit geval macroion) nul. Vervolgens, volgens [1, p. 535], de overname van de teller gelijk aan:

Ed = (RT / F) Ln ( a1 / a2), waarbij

Ed - Donnan potentieel;

R - universele gasconstante;

T - thermodynamische temperatuur;

F - Faraday constante;

a1, a2 - contra-activiteit in het contact fasen.

In dit lid, waarbij het membraan scheidt poliosnovaniya oplossingen (pH = Lg 1 = 14) en polyzuur (pH = Lg a2 = 0), Donnan potentiaal over het membraan bij kamertemperatuur (T = 300 K 0) zou zijn:

Ed = (RT / V) (Lg a 1 - Lg a2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500) * (14-0) * Ln (10) = 0,83 Volt

Donnan mogelijke toename direct evenredig met de temperatuur. Voor de verspreiding van de elektrochemische cel Peltier warmte is de enige bron voor de productie van nuttig werk, is het niet verwonderlijk dat een dergelijke elementen EMF toeneemt met toenemende temperatuur. In diffusie cel voor de productie van het werk, wordt Peltier warmte altijd afkomstig uit de omgeving. Wanneer stroom door de EDL gevormde Donnan-effect in een richting die samenvalt met de positieve richting van het DES (d.w.z. wanneer het gebied van DES verricht positieve arbeid), warmte wordt geabsorbeerd uit de omgeving voor de productie van dit document.

Maar verstrooiingselement een continue en unidirectionele veranderingen in ionenconcentratie, wat uiteindelijk leidt tot de egalisatie van de concentratie en het stoppen gerichte diffusie tegenstelling evenwicht Donnan, waarbij, in geval van lekkage quasi-statische stromen ionenconcentratie, na eenmaal een bepaalde waarde bereikt, blijft ongewijzigd .

Fig. 2 toont een schema van de redox-potentialen van de reactie van waterstof en zuurstof bij het veranderen van de zuurgraad van de oplossing. De grafiek toont dat de elektrodepotentiaal van zuurstof vormingsreactie in afwezigheid van OH- ionen (1,23 volt in een zure omgeving) verschilt van hetzelfde potentiaal in een hoge concentratie (0,4 V in sterk basisch milieu) en 0,83 volt. Ook de elektrodepotentiaal van waterstof-vormende reactie in afwezigheid van H + (-0,83 volt in alkalisch milieu) verschilt van hetzelfde potentiaal aan hoge concentraties (0 V in zuur medium), ook 0,83 volt [4. 66-67]. ie duidelijk dat 0,83 volt is vereist om een hoge waterconcentratie vinden in de betreffende ionen. Dit betekent dat 0,83 volt is nodig om een massa neutrale dissociatie van watermoleculen in H + en OH- ionen. Als dus het membraan wordt ondersteund in onze Element kathoderuimte zuur milieu en in alkalisch anode, de spanning kan zijn DEL 0,83 volt, hetgeen in goede overeenstemming met de theoretische berekeningen eerder gepresenteerde bereikt. Deze spanning levert een hoge geleidbaarheid ruimte DES membraan door water dissociatie in ionen daarin.

Fig. 2. Diagram redoxreactie potentialen

waterontbinding en H + -ionen en OH in waterstof en zuurstof.

IF en Peltier warmte (aanhangsel №2)

"De oorzaak van het Peltier effect is dat de gemiddelde energie van de ladingsdragers (voor definietheid elektronen) betrokken bij de elektrische geleidbaarheid in verschillende geleiders van verschillende ... Bij de overgang van de ene geleider naar de andere elektron of overdragen overmaat stroomnet of aan te vullen een gebrek aan energie voor zijn rekening (afhankelijk van de stroomrichting).

Fig. 3. Het Peltier effect op het contactvlak metaal en de halfgeleider n: ԐF - Ferminiveau; ԐC - de bodem van de geleidingsband van de halfgeleider; ԐV - valentieband; I - positieve stroomrichting; cirkels met pijlen schematisch weergegeven elektronen.

In het eerste geval in de buurt van het contact wordt vrijgegeven, en de tweede - de zogenaamde geabsorbeerd .. Peltier warmte. Bijvoorbeeld, op het contactvlak halfgeleider - metaal (figuur 3) de energie van de elektronen die passeren vanuit de n-type halfgeleider naar metaal (linker keer) significant hoger is dan het Fermi-niveau ԐF. Daarom worden ze overtreden het thermisch evenwicht in het metaal. Evenwicht wordt hersteld als gevolg van botsingen, waarbij verwarmde elektronen, waardoor overtollige energie kristallijn. raster. De halfgeleider metalen (juiste aanraking) kan passeren alleen de meest energetische elektronen, waardoor electron gas in het metaal afkoelt. Betreffende het herstel van het evenwicht verdeling van trillingsenergie verbruikt lattice "[2, p. 552].

Contact de metaal / p-halfgeleider situatie vergelijkbaar. omdat p-geleidingstype halfgeleider gaten zorgen de valentieband die onder het Fermi-niveau, dan wordt het contact gekoeld, waarbij elektronen stromen van de p-halfgeleider aan het metaal. Peltier warmte die vrijkomt of wordt geabsorbeerd door het contact van twee geleiders, door de productie van negatief of positief van de interne IF.

Bij de contactafstand links (fig. 3), waarop de Peltier warmte toewijzing van een elektrolysecel, bijvoorbeeld waterige NaOH-oplossing (figuur 4) en metaal-halfgeleider en n laat het chemisch inert zijn.

Fig. 4. De linker contact n-halfgeleider en het metaal is geopend en in de spleet van de elektrolytoplossing. Aanduidingen zijn hetzelfde als in Fig. 3.

Want als stroom «I», de halfgeleider van n-elektronen in hogere energie aankomt oplossing dan die uit oplossing in het metaal, moet deze overmaat energie (warmte Peltier) in de cel bevinden.

De stroom door de cel kan slechts Bij lekkage daarin elektrochemische reacties. Als de exotherme reactie in de cel, wordt het Peltier vrijkomende warmte in de cel, zoals meer ze nergens heen. Wanneer de reactie in de cel - endotherm de Peltier warmte geheel of gedeeltelijk te compenseren voor het endotherme effect, dat wil zeggen, om een reactieproduct te vormen. In dit voorbeeld is de totale celreactie: 2H2O → ↑ 2H2 + O2 ↑ - endotherm, waardoor de warmte (energie) van de Peltier is om moleculen te creëren en H2 O2, gevormd op de elektroden. Aldus verkrijgt men dat de warmte van de Peltier geselecteerd in medium in de juiste n-mail halfgeleider / metaal niet terug in het milieu wordt afgegeven en wordt opgeslagen in de vorm van chemische energie uit waterstof en zuurstofmoleculen. Uiteraard is de werking van de externe spanningsbron verbruikt voor de elektrolyse van water, in dit geval kleiner dan in het geval van identieke elektroden zijn, waardoor geen besmetting van het Peltier effect ..

Ongeacht de eigenschappen van de elektroden, kan de elektrolytische cel zelf absorberen of warmte genereren wanneer zij door de Peltier huidige daaraan. De quasi-statische omstandigheden, de mogelijke verandering van de Gibbs cellen [4, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, waarbij

Δ H - enthalpie verandering van de cel;

T - thermodynamische temperatuur;

Δ S - verandering in de entropie van de cel;

Q = - Δ T S - hitte van de Peltier cel.

Een waterstof-zuurstof elektrochemische cel bij T = 298 (K), de verandering in enthalpie ΔHpr = - 284,5 (kJ / mol) [8, p. 120], de verandering van de Gibbs potentiaal [4. a. 60]:

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

z - aantal elektronen per molecuul;

F - Faraday constante;

E - EMK cel.

daarom

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

dwz waterstof-zuurstof elektrochemische cel genereert warmte in de Peltier milieu, terwijl het verbeteren van de entropie en neerlaten ervan. Vervolgens, in het omgekeerde proces, de elektrolyse van water, wat het geval is in ons voorbeeld Peltier warmte Q mod = - Q ave = - 47,3 (kJ / mol) van het elektrolyt wordt geabsorbeerd uit de omgeving.

Duiden P - Peltier warmte uit de omgeving in de juiste n-mail halfgeleider / metaal. De warmte P> 0 moet in de cel staan, maar omdat ontleding van water in de cel endotherme reactie (Δ H> 0), de Peltier warmte P ter compensatie van de thermische effecten van de reactie:

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

Mod Q alleen afhankelijk van de samenstelling van de elektrolyt, aangezien Het is een kenmerk van de elektrolytische cel met inerte elektroden, en n is alleen afhankelijk van de elektrodematerialen.

Vergelijking (1) blijkt dat de hitte van de Peltier P en Peltier warmte mod Q, de productie van nuttige arbeid. ie Peltier-warmte weg uit het medium vermindert de kosten van een externe voedingsbron voor elektrolyse. Een situatie waarin het verwarmingsmedium is een energiebron voor de productie van nuttige arbeid, is kenmerkend voor diffusie, en vele elektrochemische cellen omvatten voorbeelden van zulke elementen worden in [3, p. 248-249].

Referenties

1. Gerasimov Ya. I. loop van de fysische chemie. Tutorial: Voor universiteiten. V2 t. T.II. - 2nd ed .. - M:. Chemistry, Moskou, 1973. - 624 p.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier effect. // Physical encyclopedie. In 5 m. T. III. Magneto - Poynting theorema. / Ch. Ed. A.M. Prohorov. Ed. tellen. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov en anderen - M:.. Grote Russische Encyclopedie, 1992. - 672 p. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Physical Chemistry. In 2 boeken. Vol. 1. Structuur van de materie. Thermodynamica: Proc. voor middelbare scholen; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev - 3rd ed. .. - M:. Higher. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Physical Chemistry. In 2 boeken. Vol. 2. Elektrochemie. Chemische kinetiek en katalyse: Proc. voor middelbare scholen; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M:. Higher. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV algemene gang van fysica. Tutorial: Voor universiteiten. In 5 m. T.III. Elektriciteit. - 4th ed, stereotypen .. - M: FIZMATLIT;. Uitgeverij van de MIPT, 2004. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. Fysische chemie van polymeren. - M:. Chemistry, Moskou, 1968. - 536 p.
7. Vetter K. elektrochemische kinetiek, vertaald uit het Duits met de amendementen van de auteur op de Russische editie, onder redactie van Corr. USSR Academy of Sciences prof. Kolotyrkin YM - M:. Chemistry, Moskou, 1967. - 856 p.
8. P. Atkins Physical Chemistry. In 2 v. T.I., vertaald uit het Engels van de doctor in de chemische wetenschappen Butin KP - M:. Mir, Moskou, 1980. - 580 p.