Lavoro utile dal calore dell'ambiente

Parte 1. Alcuni termini e definizioni.

La forza elettromotrice (fem) è parte integrante campo forza esterna comprendente un generatore di corrente … forza esterna che agisce in galvanica cellule ai confini tra l'elettrolita e gli elettrodi. Essi operano anche sul confine tra due metalli diversi e determinare la differenza di potenziale di contatto tra di essi [5, p. 193, 191]. Quantità salta potenziali su tutte le superfici della sezione circuitale è uguale alla differenza di potenziale tra i conduttori, si trova alle estremità della catena, ed è chiamato circuito conduttore forza elettromotrice fem … catena costituita solo dei conduttori del primo tipo è uguale al potenziale salto tra il primo e l'ultimo conduttore in diretto contatto con loro (legge Volta) … Se circuito aperto correttamente, la fem questo circuito è zero. Per correggere il conduttore circuito aperto, che comprende almeno un elettrolita, volt diritto applicabile … Ovviamente, solo circuito conduttore comprendente almeno un conduttore del secondo tipo sono cellule elettrochimiche (o catene elementi elettrochimici) [1, p. 490-491].

Polielettroliti sono polimeri in grado di dissociare in ioni in soluzione, quindi nella stessa macromolecola, un gran numero di cariche … polielettroliti reticolati (scambiatori ionici, ricorrenti resine a scambio ionico) non si scioglie, solo gonfiano, pur mantenendo la possibilità di dissociare [6, p. 320-321]. Polielettroliti dissociano in macroion carica negativa e ioni H + sono chiamati poliacidi e si dissocia in ioni caricati positivamente e OH- macroion chiamati poliosnovaniyami.

Donnan potenziale di equilibrio è la differenza di potenziale che si verifica al confine fase tra i due elettroliti se questo limite non è permeabile a tutti gli ioni. limiti impermeabilità per alcuni ioni possono essere causati, per esempio, la presenza di membrane con pori molto strette che sono impraticabili per particelle di sopra di una certa dimensione. permeabilità selettiva dell'interfaccia verifica e se qualsiasi ione così fortemente legati a una delle fasi che lasciare generalmente non possono. Esattamente comportarsi resine a scambio ionico ionico, o un gruppo a scambio ionico fissato legame omopolare nel reticolo molecolare o matrice. La soluzione, essendo all'interno di tali matrici forme insieme con una singola fase; soluzione, situato all'esterno, – la seconda [7. 77].

Il doppio strato elettrico (EDL) si verifica in corrispondenza dell'interfaccia dei due fasi insieme di livelli di carica opposta disposti ad una certa distanza l'una dall'altra [7. 96].

Effetto di Peltier questo isolamento o assorbimento di calore al contatto di due conduttori differenti a seconda della direzione della corrente elettrica che scorre attraverso il contatto [2, p. 552].

Parte 2: Utilizzando il mezzo di calore in elettrolisi dell'acqua.

Si consideri il meccanismo di insorgenza del circuito della cella elettrochimica (elemento di seguito), mostrata schematicamente in Fig. 1, più fem causa della differenza di potenziale contatto interno (PKK) e l'effetto di Donnan (breve descrizione dell'essenza dell'effetto Donnan, PKK interno e calore Peltier collegate è contenuto nella terza parte dell'articolo).

Fig. 1. Rappresentazione schematica di una cella elettrochimica: 1 – il catodo viene messo a contatto con una soluzione di 3, la reazione di riduzione elettrochimica dei cationi elettrolita verifica sulla sua superficie, in un chimicamente inerte fortemente drogato n-semiconduttore. Parte del catodo collegandola ad una sorgente di tensione esterna, metallizzato; 2 – l'anodo viene messo a contatto con una soluzione di 4, sulla sua superficie verificarsi reazione di ossidazione elettrochimica degli anioni elettroliti, realizzati chimicamente inerte fortemente drogato p-semiconduttore. Parte dell'anodo collegandola ad una sorgente di tensione esterna, metallizzato; 3 – spazio catodo, soluzione polielettrolita, dissociare in acqua a macroion R- carica negativa e controioni caricati positivamente piccolo K + (nel presente esempio è l'idrogeno ione H +); 4 – anodo soluzione vano polielettrolita in acqua dissociandosi in macroion R carica positiva + e controioni carichi negativamente piccolo A- (in questo esempio idrossido di ioni OH-); 5 – la membrana (membrana), è impermeabile alle macromolecole (macroion) polielettroliti, ma completamente permeabile alle piccole controioni K +, A- e molecole di acqua spazio condiviso 3 e 4; Evnesh – una sorgente di tensione esterna.

Emf per effetto Donnan

Per chiarezza, l'elettrolita dello spazio catodo (. 3, Figura 1) è selezionato soluzione acquosa poliacido (R-H +), l'elettrolita ed il compartimento anodico (4, fig 1.) – poliosnovaniya acquosa (R + OH-). Come risultato di poliacidi dissociazione nel compartimento catodico, vicino alla superficie del catodo (1, Fig. 1), v'è un aumento della concentrazione di ioni H +. carica positiva che appaiono in prossimità della superficie del catodo non è compensato macroions carica negativa R-, dal momento che essi non possono venire vicino alla superficie del catodo per le sue dimensioni e la presenza di un ambiente ionico carica positiva (dettagli. Descrizione effetto Donnan nell'allegato №1 della terza parte dell'articolo). Così, lo strato limite di una soluzione direttamente a contatto con la superficie del catodo ha una carica positiva. Come risultato, un'induzione elettrostatica sulla superficie del catodo, contigua con la soluzione, v'è una carica negativa degli elettroni di conduzione. ie all'interfaccia tra la superficie del catodo e soluzione DES verifica. Campo dell'invenzione DES spinge elettroni dal catodo – alla soluzione.

Analogamente, l'anodo (2, Fig. 1), lo strato limite della soluzione nel compartimento anodico (4, Fig. 1) direttamente in contatto con la superficie dell'anodo ha una carica negativa, e sulla superficie dell'anodo, contigua con la soluzione, v'è una carica positiva. ie all'interfaccia tra la superficie anodica e la soluzione si verifica anche DES. Campo dell'invenzione DES spinge elettroni dalla soluzione – un anodo.

Così, il campo di DES alle interfacce del catodo e anodo con la soluzione, sostenuta soluzione ione diffusione termica, sono due sorgenti fem interna, che agisce di concerto con una sorgente esterna, cioè, spingendo le cariche negative nel ciclo antiorario.

poliacidi dissociazione poliosnovaniya e causa anche diffusione termica attraverso la membrana (5, Figura 1) ioni H + dallo spazio catodico -. all'anodo, e gli ioni OH- dal compartimento anodico – un catodo. Macroion R + e R- polielettroliti non possono muoversi attraverso la membrana, così dallo spazio catodo c'è un eccesso di carica negativa, e dallo spazio anodica – una carica positiva in eccesso, cioè, c'è un altro DPP per effetto Donnan. Così, la membrana si verifica anche all'interno della fem, di concerto con una sorgente esterna di diffusione del calore e mantenuto la soluzione di ioni.

Nel nostro esempio, la tensione attraverso la membrana può raggiungere 0,83 volt, come ciò corrisponde ad una variazione di potenziale di elettrodo standard a idrogeno da – 0.83 a 0 volt alla transizione dal mezzo alcalino nel compartimento anodico l'ambiente acido compartimento catodico. Per i dettagli, vedere. Nell'allegato №1 della terza parte di questo articolo.

Emf PKK dall'interno

La fem Element Si verifica, compresa l'anodo ed il catodo contatto semiconduttori alle loro parti metalliche che servono per collegare la sorgente di tensione esterna. Questo fem a causa PKK interno. IF interna non crea, in contrasto con il campo esterno nello spazio circostante i conduttori di contatto, vale a dire Non influenza il moto di particelle cariche di fuori dei conduttori. Costruzione n-semiconduttore / metallo / p-semiconduttore è sufficientemente noto e viene utilizzato, ad esempio, una centrale termoelettrica modulo Peltier. L'ampiezza della fem tale struttura a temperatura ambiente può raggiungere valori dell'ordine di 0,4 – 0,6 Volt [5, p. 459; 2, p. 552]. Campi a contatti si applicano in modo tale che spingono gli elettroni antiorario nel ciclo, vale a dire agiscono di concerto con la sorgente esterna. Gli elettroni aumentare il livello di energia del mezzo di assorbire il calore del Peltier.

Interno IF derivante dovuto alla diffusione di elettroni nelle zone di contatto degli elettrodi e la soluzione, al contrario, spinge gli elettroni in senso orario nel ciclo. ie il moto degli elettroni nell'elemento antiorario I contatti devono essere assegnati calore Peltier. ma perché il trasferimento di elettroni dal catodo nella soluzione e la soluzione nel anodo è necessariamente accompagnata da una reazione endotermica generare idrogeno e ossigeno, il calore del Peltier non viene rilasciata nel mezzo, ed è per ridurre l'effetto endotermico, cioè come "conservato" nel entalpia di formazione di idrogeno e ossigeno. Per i dettagli, vedere. Nell'allegato №2 terza parte dell'articolo.

vettori (elettroni e ioni) si muovono in circuito elemento non percorsi chiusi, nessuna carica nell'elemento non si muove in un circuito chiuso. Ciascun anodo elettroni ottenuta dalla soluzione (in corso di ossidazione di ioni OH- a molecole di ossigeno), e fatto passare attraverso un circuito esterno al catodo, è volatilizzato insieme a molecole di idrogeno (nel processo di recupero di ioni H +). Analogamente ioni OH- e H + non si muovono in un circuito chiuso, ma solo all'elettrodo corrispondente, e poi evaporare sotto forma di idrogeno molecolare e ossigeno. ie e gli ioni e gli elettroni ogni movimento nel suo ambiente nel campo di accelerazione del DES, e la fine del percorso, quando raggiungono la superficie dell'elettrodo sono combinati nella molecola, convertendo tutta l'energia immagazzinata – l'energia di un legame chimico, e fuori dal giro!

Tutte le fonti interne dei campi elettromagnetici Elemento, ridurre i costi fonte esterna per elettrolisi dell'acqua. Pertanto, il calore all'ambiente elementi durante il suo funzionamento assorbente per mantenere diffusione di DES, è quello di ridurre il costo della sorgente esterna, cioè, Aumenta l'efficienza di elettrolisi.

Elettrolisi dell'acqua senza alcuna fonte esterna.

Nel rivedere i processi che si verificano nell'elemento di fig. 1, una sorgente parametri esterni non vengono presi in considerazione. Supponiamo che la resistenza interna è uguale a RD e una tensione pari a 0. Ciò Evnesh elettrodi dell'elemento vengono cortocircuitati ad un carico passivo (vedi Fig. 5). In questo caso, la direzione e la grandezza dei campi DES derivanti all'interfaccia negli elementi rimangono gli stessi.

Fig. 5. Invece Evnesh (Fig. 1) includente RL carico passivo.

Determinare le condizioni di flusso di corrente spontanea in questo elemento. Cambiando il potenziale Gibbs, secondo la formula (1) dell'allegato №1 della terza parte dell'articolo:

Δ G 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 / molecola)

l'arr Δ G <0 e processo spontaneo è possibile.

Considereremo inoltre che la reazione elementi di generazione di idrogeno avviene in ambiente acido (potenziale di elettrodo di 0 volt), ed ossigeno in un (potenziale di elettrodo di 0,4 volt) alcalino. Tali potenziali di elettrodo fornisce una membrana (5, Fig. 5), la tensione alla quale questo dovrebbe essere 0,83 volt. ie l'energia necessaria per la formazione di idrogeno e ossigeno è diminuito di 0,83 (eV / molecola). Allora la condizione della possibilità di processo spontaneo sarà:

P> 1.23 – 0.83 = 0,4 (eV / molecola) = 77,2 (kJ / mol) (2)

Troviamo che la barriera energetica delle molecole di idrogeno e ossigeno evitabili e senza l'utilizzo di una fonte di alimentazione esterna. ie anche ad n = 0,4 (eV / molecola), cioè quando l'elettrodo interno HPDC 0,4 volt, elemento sarà in uno stato di equilibrio dinamico e ogni (anche piccola) variazione delle condizioni di equilibrio causerà la corrente nel circuito.

Un altro ostacolo alle reazioni agli elettrodi è l'energia di attivazione, ma viene eliminato per effetto tunnel, derivante a causa della esiguità della distanza tra gli elettrodi e la soluzione [7, p. 147-149].

Pertanto, sulla base di considerazioni energetiche, concludiamo che la corrente spontanea nell'elemento di fig. 5, è possibile. Ma quali motivi fisici possono causare questa corrente? Questi motivi sono elencati di seguito:

1. La probabilità di transizione di elettroni dal catodo nella soluzione superiore alla probabilità di transizione dall'anodo nella soluzione, poiché n-semiconduttore catodo ha un sacco di elettroni liberi con un alto livello di energia, e l'anodo p-semiconduttore – solo "buchi", e questi "buchi" sono ad un livello di energia sotto elettroni catodo;

2. La membrana è sostenuta nello spazio catodo di un ambiente acido, e l'anodo – alcalino. Nel caso di elettrodi inerti, questo porta al fatto che un potenziale elettrodo catodico diventa maggiore dell'anodo. Di conseguenza, gli elettroni devono muoversi attraverso un circuito esterno dall'anodo al catodo;

3. La carica superficiale delle soluzioni di polielettrolita derivanti per effetto Donnan, crea al / campo soluzione elettrodo in modo che il campo al catodo promuove resa elettroni dal catodo nella soluzione, e il campo all'anodo – ingresso elettroni nel anodo dalla soluzione;

4. equilibrio avanti e reazioni sugli elettrodi (correnti di scambio) sollecitato verso ioni H + reazioni di riduzione diretta al catodo e ossidazione di ioni OH- all'anodo, da invertire essi sono accompagnati da formazione di gas (H2 e O2) in grado di lasciare facilmente zona di reazione (principio di Le Chatelier).

Esperimenti.

Per la valutazione quantitativa della tensione ai capi del carico per effetto Donnan, un esperimento è stato condotto in cui l'elemento catodo costituito dal carbone attivo con l'elettrodo di grafite esterno e un anodo – una miscela di carbone attivo e resina anionica AB-17-8 con l'elettrodo di grafite esterno. Elettroliti – spazi soluzione acquosa di NaOH, anodo e catodo sono separati da un feltro sintetico. Su elettrodi esterni aperte di questo elemento ha una tensione di circa 50 mV. Quando è collegato ad un elemento di carico esterno 10 ohm fissato corrente di circa 500 microampere. Quando la temperatura ambiente aumenta da 20 a 30 0C tensione all'elettrodo esterno aumentato a 54 mV. Aumentando la tensione alla temperatura ambiente conferma che la sorgente di fem è diffusione, cioè moto termico delle particelle.

Per la valutazione quantitativa della tensione ai capi del carico dall'esperimento interna HPDC metallo / semiconduttore è stato condotto in cui il catodo cella è costituita da polvere di grafite sintetica con l'elettrodo di grafite esterno e un anodo – una polvere di carburo di boro (B4C, p-semiconduttore) con l'elettrodo di grafite esterno. Elettroliti – spazi soluzione acquosa di NaOH, anodo e catodo sono separati da un feltro sintetico. Su elettrodi esterni aperti della tensione dell'elemento era di circa 150 mV. Quando si collega il carico esterno alla tensione dell'elemento 50 kOhm sceso a 35 mV., Tale caduta di forte tensione dovuta alla bassa carburo di boro intrinseca e, di conseguenza, una elevata resistenza interna dell'elemento. tensione indagine funzione della temperatura per un elemento di tale struttura non è effettuata. Ciò è dovuto al fatto che per un semiconduttore, a seconda della sua composizione chimica, il grado di drogaggio e altre proprietà, la variazione di temperatura in diversi modi possono influenzare il livello di Fermi. ie influenza della temperatura sulla fem Elemento (aumento o diminuzione), in questo caso dipende dai materiali utilizzati, quindi questo non è indicativo esperimento.

A questo punto si prosegue altro esperimento in cui catodo cella è costituita da una miscela di polvere di carbone attivo e KU-2-8 con l'elettrodo in acciaio inox esterno e l'anodo da una miscela di polvere di carbone attivo e resina anionica AB-17-8 all'elettrodo esterno da in acciaio inox. Elettrolita – soluzione acquosa di NaCl, gli spazi di anodo e catodo sono separati da un feltro sintetico. elettrodi esterni di questo elemento con settembre 2011 sono in grado di cortocircuitare l'amperometro passivo. Corrente che mostra un amperometro, circa un giorno dopo il turno, diminuito di 1 mA – fino a 100 MKA (che è apparentemente a causa della polarizzazione degli elettrodi), e da allora più di un anno non cambia.

In esperimenti pratici sopra descritti in relazione ai materiali più efficaci inaccessibilità risultati ottenuti sostanzialmente inferiori teoricamente possibile. Inoltre, tenere presente che parte della fem interna totale Elemento sempre consumato per mantenere la reazione di elettrodo (la produzione di idrogeno e ossigeno) e non può essere misurata nel circuito esterno.

Conclusione.

Riassumendo, possiamo concludere che la natura ci permette di convertire energia termica in energia utile o di lavoro, mentre si utilizza come ambiente "riscaldatore" e non avendo un "frigorifero". Così effetto Donnan e interna IF convertito energia termica delle particelle cariche nel campo dell'energia elettrica DEL come il calore di reazione endotermica viene convertita in energia chimica.

elemento di contatto considerata consuma calore dal mezzo e acqua, e assegna energia elettrica, idrogeno e ossigeno! Inoltre, il processo di consumo di energia e l'uso di idrogeno come combustibile, e l'acqua ritorna al mezzo calore!

Parte 3 dell'allegato.

Questa parte è ulteriormente discussa Donnan effetto equilibrio, all'incrocio di quella interna HPDC metallo / semiconduttore e calore Peltier sulle reazioni di ossidoriduzione e potenziali di elettrodo nell'elemento.

potenziale Donnan (Appendice №1)

Si consideri il meccanismo di insorgenza di potenziale Donnan per polielettrolita. Dopo controioni dissociazione polielettroliti cominciano sua piccola, per diffusione, lasciando il volume occupato dal macromolecola. diffusione direzionale di controioni di piccoli volumi macromolecole polielettrolita nel solvente è dovuto alla maggiore concentrazione nella massa della macromolecola rispetto al resto della soluzione. Inoltre se, per esempio, piccoli controioni sono caricati negativamente, ciò comporta che la porzione interna della macromolecola vengono caricati positivamente, e la soluzione è immediatamente adiacente al volume della macromolecola – negativo. ie intorno un volume macroion carica positiva, v'è una sorta di "atmosfera ione" dei piccoli contro-ioni caricati negativamente -. Terminazione crescita ionico carica atmosfera si verifica quando il campo elettrostatico tra l'atmosfera macroion volume di ioni e equilibri la diffusione termica di piccole controioni. La risultante equilibrio differenza di potenziale tra l'atmosfera e le macroions ionici è potenziale Donnan. potenziale Donnan è indicato anche come potenziale di membrana, perché una situazione simile si verifica su una membrana semipermeabile, per esempio, quando si separa la soluzione elettrolitica avente ioni di due tipi – capaci e non in grado di passare attraverso di esso del solvente puro.

potenziale Donnan può essere considerato come un caso limite del potenziale di diffusione, quando la mobilità di uno degli ioni (in questo caso macroion) è zero. Quindi, secondo [1, p. 535], presa in carico del contatore uguale a uno:

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

Ed – potenziale Donnan;

R – costante universale dei gas;

T – temperatura termodinamica;

F – costante di Faraday;

a1, a2 – contro-attività nelle fasi di contatto.

In questo elemento, in cui la membrana separa soluzioni poliosnovaniya (pH = Lg un 1 = 14) e poliacido (pH = Lg 2 = 0), il potenziale di Donnan attraverso la membrana a temperatura ambiente (T = 300 K 0) sarebbe:

E d = (RT / F) (Lg un 1 – large 2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500) * (14 – 0) * ln (10) = 0.83 Volt

Donnan potenziali aumenta in proporzione diretta alla temperatura. Per diffusione del calore Peltier cella elettrochimica è l'unica fonte per la produzione di lavoro utile, non è sorprendente che tali elementi emf aumenta con l'aumentare della temperatura. Nella cella di diffusione per la produzione di lavoro, Peltier calore viene sempre prelevata dall'ambiente. Quando la corrente fluisce attraverso l'EDL formate effetto Donnan, in una direzione coincidente con la direzione positiva del campo DES (cioè, quando il campo di DES svolge un lavoro positivo), il calore viene assorbito dal l'ambiente per la produzione di questo documento.

Ma l'elemento di diffusione è un cambiamento continuo e unidirezionale nella concentrazione di ioni, che conduce verso l'equalizzazione di concentrazione e l'arresto diretto diffusione, a differenza di equilibrio Donnan, in cui, in un caso di perdite quasistatica correnti concentrazione di ioni, una volta raggiunto un determinato valore, resta invariato .

Fig. 2 mostra un diagramma delle potenziali redox delle reazioni di idrogeno e ossigeno quando si cambia l'acidità della soluzione. Il grafico mostra che il potenziale dell'elettrodo di reazione di formazione di ossigeno in assenza di ioni OH- (1,23 volt in un ambiente acido) è differente dal medesimo potenziale ad alta concentrazione (0,4 volt in ambiente alcalino) a 0,83 volt. Allo stesso modo, il potenziale dell'elettrodo di reazione formando idrogeno in assenza di H + (-0.83 volt in ambiente alcalino) è differente dal medesimo potenziale ad alta concentrazione (0 V in ambiente acido), anche 0,83 volt [4. 66-67]. ie evidente che 0,83 volt è necessaria al fine di ottenere una elevata concentrazione di acqua nei rispettivi ioni. Ciò significa che 0,83 volt è necessaria per una massa di dissociazione neutro di molecole d'acqua in ioni OH- H + e. Pertanto, se la membrana è supportata nel nostro Elemento spazio catodo ambiente acido e in anodica alcalino, la tensione può raggiungere i suoi DEL 0,83 volt, che è in buon accordo con i calcoli teorici presentati in precedenza. Questa tensione fornisce uno spazio ad alta conducibilità membrana DES per dissociazione dell'acqua in ioni all'interno di esso.

Fig. 2. Schema potenzialità di reazione di ossidoriduzione

decomposizione di acqua, e gli ioni H + e OH- in idrogeno ed ossigeno.

IF e Peltier di calore (Appendice №2)

"La causa dell'effetto Peltier è che l'energia media dei portatori di carica (per elettroni definiteness) coinvolti nella conduttività elettrica in vari conduttori di diverso … nel passaggio da un conduttore in un altro elettrone o trasmettere rete elettrica in eccesso o integrare una mancanza di energia a sue spese (a seconda della direzione della corrente).

Fig. 3. L'effetto Peltier sul metallo di contatto e la n- semiconduttore: ԐF – livello di Fermi; ԐC – fondo della banda di conduzione del semiconduttore; ԐV – banda di valenza; I – direzione positiva della corrente; cerchi con frecce schematizzati elettroni.

Nel primo caso nei pressi del contatto viene rilasciato, e la seconda – la cosiddetta assorbito .. termico Peltier. Ad esempio, sul semiconduttore contatto – metallo (Figura 3) l'energia degli elettroni che passano dal n semiconduttore di tipo a metallo (touch sinistra) è significativamente più elevata dell'energia ԐF Fermi. Pertanto, essi stanno violando l'equilibrio termico nel metallo. Equilibrio viene ripristinato a seguito di collisioni, in cui termalizzato elettroni, dando eccesso cristallina energia. griglia. Il metallo semiconduttore (touch destra) può passare solo gli elettroni più energetici, in modo che il gas di elettroni nel metallo si raffredda. Sul ripristino della distribuzione di equilibrio di reticolo consumate energia oscillazione "[2, p. 552].

Per contattare la situazione metallo / p-semiconduttore è simile. perché fori semiconduttore p-conducibilità forniscono la sua banda di valenza che è sotto il livello di Fermi, allora il contatto viene raffreddata, in cui gli elettroni fluiscono dalla p-semiconduttore al metallo. Peltier calore rilasciato o assorbito dal contatto di due conduttori, a causa della produzione di negativo o positivo della IF interna.

Incluso nel tagliato contatto sinistra (Fig. 3), in cui l'assegnazione Peltier calore, una cella elettrolitica, per esempio, soluzione acquosa di NaOH (Figura 4) e metallico semiconduttore e n-lascia che sia chimicamente inerte.

Fig. 4. Il contatto sinistra n-semiconduttore e il metallo è aperto e collocato nella fessura della soluzione elettrolitica. Designazioni sono le stesse come nella Fig. 3.

Perché, quando la corrente fluisce «I», il semiconduttore di n-elettroni in energia superiore arriva soluzione che uscire di soluzione in metallo, questo eccesso di energia (calore di Peltier) deve stare nella cella.

La corrente attraverso la cella può essere solo un caso di perdite ivi reazioni elettrochimiche. Se la reazione esotermica nella cella, il calore Peltier viene rilasciato nella cellula, come Più lei non ha dove andare. Se la reazione nella cella – endotermico, il calore Peltier in tutto o in parte per compensare l'effetto endotermico, cioè, per formare un prodotto di reazione. In questo esempio, la reazione totale della cella: 2H2O → 2H2 + O2 ↑ ↑ – endotermico, in modo che il calore (energia) del Peltier è creare molecole e H2 O2, sono formate sugli elettrodi. Così, si ottiene che il calore del Peltier selezionato in media destra n-contatto semiconduttore / metallo non sia rilasciata nell'ambiente, ed è memorizzato sotto forma di energia chimica di molecole di idrogeno e ossigeno. Ovviamente, il funzionamento della sorgente di tensione esterna viene consumata per l'elettrolisi di acqua, in questo caso sarà minore che nel caso di elettrodi identici, che non provoca verificarsi dell'effetto Peltier ..

Indipendentemente dalle proprietà degli elettrodi, la cella elettrolitica stessa può assorbire o generare calore quando passa attraverso la corrente ad esso Peltier. Le condizioni quasi-statica, il potenziale cambiamento delle cellule Gibbs [4, p. 60]:

Δ G = Δ H – T Δ S, dove

Δ H – variazione di entalpia della cella;

T – temperatura termodinamica;

Δ S – variazione di entropia della cella;

Q = – T Δ S – calore della cella di Peltier.

Per una cella elettrochimica di idrogeno e ossigeno a T = 298 (K), la variazione di entalpia ΔHpr = – 284,5 (kJ / mol) [8, p. 120], la variazione del potenziale di Gibbs [4. a. 60]:

ΔGpr = – ZFE = 2 * 96.485 * 1.23 = – 237,3 (kJ / mol), dove

z – numero di elettroni per molecola;

F – costante di Faraday;

E – emf cell.

pertanto

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

vale a dire idrogeno-ossigeno cella elettrochimica genera calore nell'ambiente Peltier, migliorando l'entropia e abbassando la sua. Quindi, nel processo inverso, l'elettrolisi dell'acqua, che è il caso nel nostro esempio, Peltier calore Q mod = – Q ave = – 47.3 (kJ / mol) dell'elettrolita sarà assorbita dall'ambiente.

Indichiamo P – Peltier calore prelevato dall'ambiente nella destra n-contatto semiconduttore / metallo. Il calore P> 0 deve stare nella cella, ma perché decomposizione dell'acqua nella reazione endotermica cella (Δ H> 0), il calore Peltier P è di compensare l'effetto termico della reazione:

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

Mod Q dipende solo dalla composizione dell'elettrolita, poiché È una caratteristica della cella elettrolitica con elettrodi inerti, e n dipende solo i materiali elettrodici.

L'equazione (1) mostra che il calore del Peltier P e Q Peltier calore mod, sono la produzione di lavoro utile. ie Peltier calore sottratto dal mezzo riduce il costo di una fonte di alimentazione esterna necessaria per l'elettrolisi. Una situazione in cui il mezzo di calore è una fonte di energia per la produzione di lavoro utile, è caratteristica di diffusione, così come per molti celle elettrochimiche, esempi di tali elementi sono mostrati in [3, p. 248-249].

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