Кор муфид аз тарафи гармии муҳити зист

Қисми 1. Баъзе шартҳои ва мафњумњои.

Дар қувваи electromotive (мукаммали) ҷудонашавандаи беруна қисми майдони амал иборат манбаи ҷорӣ ... қувваи берунаи амал electroplating ҳуҷайраҳои дар ҳудуди байни electrolyte ва electrodes аст. Онҳо ҳамчунин дар бораи сарҳади миёни ду металлҳои номонанд фаъолият ва муайян намудани фарќияти нерўи алоқа therebetween [5, саҳ. 193, 191]. Љамъ назаррас потенсиали дар тамоми рӯи бахши ноҳиявӣ ба фарқи эҳтимолии байни барандаи, воқеъ дар канори занҷире ба баробар аст, ва номида мукаммали қувваи electromotive ноҳиявӣ барандаи ... занҷираи иборат танҳо аз барандаи аз навъи аввал ба Ҷаҳиш эҳтимолии байни аввалин ва охирин барандаи дар мустақим ба онҳо (Қонун Volta) дар тамос шавед ... Агар ноҳиявӣ дуруст кушода аст, мукаммали баробар аст Ин ноҳиявӣ сифр аст. Барои ислоҳ кардани барандаи кушода ноҳиявӣ, ки дар бар мегирад, на камтар аз як electrolyte, volts ки қонуни марбута ... Аён аст, ки танҳо ноҳиявӣ барандаи ҳайати на камтар аз як барандаи аз навъи дуюми ҳуҷайраҳои electrochemical (ё занҷирҳо унсурҳои electrochemical) мебошанд [1, саҳ. 490 - 491].

Polyelectrolytes полимерҳои қодир dissociating ба ions дар ҳалли ҳастанд, ҳамин тавр, дар macromolecule ҳамин, шумораи зиёди Ташрифорӣ ба пардохти ... polyelectrolytes crosslinked (exchangers ion, resin ion-асъор) тавр пароканда, фақат такаббур, дар ҳоле ки нигоҳ доштани қобилияти dissociate [6, саҳ. 320 - 321]. Polyelectrolytes ба macroion ситонида манфӣ dissociate ва ions H + шудаанд polyacids даъват ва dissociates ба ions ситонида мусбат ва macroion OH- номида poliosnovaniyami.

нерўи equilibrium Donnan фарқияти эҳтимолӣ, ки дар сарҳади марҳилаи байни ду electrolytes рух медиҳад, агар аз ин ҳудуд аст, permeable ба ҳамаи ions аст. ҳудуди Impermeability барои баъзе ions метавонад боиси, барои мисол, дар ҳузури мембранаҳо бо pores хеле танг, ки касногузар барои зарраҳо боло андозаи яқин доранд. таходул интихобии интерфейси рух медиҳад ва агар ions, то сахт ба яке аз марҳилаҳои, ки аз он сарзамин берун умуман не вобаста аст. Маҳз рафтор resins мубодилаи ion ionic ё гурӯҳи ion-мубодилаи собит пайванди homopolar дар lattice молекулавӣ ва ё ҷадвал. Ҳалли, ки дар дохили matrices чунин шаклҳои якҷоя бо он марҳилаи ягонаи; ҳалли, воқеъ берун, - дуюм [7. 77].

Дар қабати дучандон барқ (EDL) дар интерфейси аз ду марҳила муқаррар қабатҳои ситонида oppositely дар масофаи муайян моиланд аз якдигар [7 рух. 96].

Peltier таъсир ин аз бунбасти ё азхудкунии гармӣ дар тамос ду барандаи гуногун вобаста ба самти ҷорӣ барқ ҷорист воситаи алоқа [2, саҳ. 552].

Қисми 2: Истифодаи миёна гармӣ дар электролиз об.

механизми фарорасии ноҳиявӣ ҳуҷайра electrochemical (унсури минбаъд), schematically дар расми нишон дода шудааст, дида мебароем. 1, мукаммали зиёда аз сабаби фарқи тамос дохилӣ эҳтимолӣ (РКК) ва таъсири Donnan (тавсифи мухтасари моҳияти таъсири Donnan, ки РКК бо дохилӣ ва гармии Peltier алоқаманд аст, ки дар қисми сеюми ҳамин модда дода мешавад).

Расми. 1. намояндагии нақшагии як ҳуҷайраи electrochemical: 1 - ба cathode аст, ки бо ҳалли 3 тамос вокуниши паст electrochemical аз cations electrolyte оид ба рӯи худ, дод аз як химиявї ѓайрифаъол сахт doped н-нимноқилҳо меоянд. Қисми cathode пайвастшавӣ ба манбаи шиддати беруна, metallized; 2 - ба anode аст, ки бо ҳалли 4 тамос бар рӯи он амал аксуламали oxidation electrochemical аз anions electrolyte, дод аз химиявї ѓайрифаъол сахт doped саҳ-нимноқилҳо. Қисми anode пайвастшавӣ ба манбаи шиддати беруна, metallized; 3 - фазои cathode, ҳалли polyelectrolyte, dissociating дар об дар macroion манфӣ r- ситонида ва counterions ситонида мусбат К + хурд (дар мисоли мазкур ion гидроген Н + аст); 4 - anode ҳалли мос polyelectrolyte дар dissociating об ба macroion R ситонида мусбат + ва counterions ситонида манфӣ a- хурд (дар ин мисол он гидрооксиди ions OH-); 5 - мембранаи (Диафрагма), impermeable ба macromolecules (macroion) polyelectrolytes, вале пурра ба counterions хурд К +, a- ва молекулаҳои об фазои тақрибан ягонаи 3 ва 4 permeable аст; Evnesh - манбаи шиддати беруна.

мукаммали бо таъсири Donnan

poliosnovaniya aqueous (R + OH-) - Барои возеіияти, ки electrolyte фазои cathode ба (. 3, расми 1) мањлули polyacid (R-H +), ки electrolyte мос ба anode (4, расми 1.) интихоб карда мешавад. Дар натиҷаи polyacids dissociation дар мос cathode, аз наздик рӯи cathode (1, расми 1). Аст, зиёд тамаркузи H + ions нест. пардохти мусбат пайдоиши дар қарибии рӯи cathode аст macroions ситонида манфї r- ҷуброн карда намешавад, зеро онҳо наметавонанд омада наздик ба рӯи cathode вобаста ба андозаи он ва мавҷудияти як фазои ionic айбдор мусбат (барои тафсилот нигаред. Тавсифи таъсири Donnan дар Замимаи №1 ба қисми сеюми ҳамин модда). Ҳамин тариқ, қабати сарҳадӣ ҳалли бевосита дар иртибот бо сатҳи cathode дорад, ки дар пардохти мусбат. Дар натиҷа, як induction электростатикц рӯи cathode, аз іаміудуд, бо ҳалли аст, ки як масъули манфии электрон гузаронидани мавҷуд аст. яъне дар интерфейси байни рӯи cathode ва ҳалли DES меояд. Соњаи ба DES тела электрон аз cathode - ба ҳалли.

Ба ин монанд, дар anode (2, расми 1)., Қабати сарҳадӣ аз ҳалли дар мос anode (4, расми 1). Бевосита дар иртибот бо сатҳи anode дорад, ки дар масъул манфӣ, ва бар рӯи anode, аз іаміудуд, бо ҳалли аст, ки масъули мусбат нест. яъне дар интерфейси байни рӯи anode ва ҳалли низ рух DES. Соњаи ба DES тела электрон аз ҳалли - як anode.

Ҳамин тариқ, дар соҳаи DES дар интерфейсҳои аз cathode ва anode бо ҳалли, дастгирӣ гармидиҳӣ ҳалли ion густариши, ду сарчашмаи мукаммали дохилӣ, амал консерт бо як манбаи беруна, i.e., тела хароҷоти манфӣ дар ҳалқаи муқобили.

polyacids Dissociation poliosnovaniya, инчунин боиси густариши гармӣ тавассути мембранаи (5, Расми 1) H + ions аз фазои cathodic -. ба anode, ва ions OH- аз мос anode - як cathode. Macroion R + ва r- polyelectrolytes нест, метавонад ба воситаи мембранаи ҳаракат, то он ки аз фазои cathode аст, як масъули манфии барзиёд нест, ва аз фазои anodic ба - як масъули мусбат барзиёд, i.e., аст, DPP дигар бо сабаби таъсири Donnan нест. Ҳамин тариқ, мембрана низ дар дохили мукаммали рух медиҳад, ки дар амал, бо консерти сарчашмаи берунаи густариши гармӣ ва нигоҳ ҳалли ions.

Дар мисоли мо, шиддат дар саросари мембранаи метавонад 0,83 volts мерасад, чунон ки Ин мувофиқ ба тағйирот дар иқтидори электрод гидроген стандартї аз - 0,83 0 volts дар гузариш аз миёна alkaline дар мос anode қудсҳои cathode муҳити турушро. Барои тафсилот, дид. Дар Замимаи №1 қисми сеюми ҳамин модда.

мукаммали Ҷудоихоҳони курд аз даруни

Мукаммали унсури Он рух медиҳад, аз ҷумла дар anode нимноқилҳо алоқа ва cathode ба қисмҳои металлӣ худ хизмат барои пайваст намудани нерӯи барқи беруна. Ин мукаммали бо сабаби ба ҷудоихоҳони курд дохилӣ. АГАР дохилӣ намеофаринад нест, ки дар муқоиса ба соҳаи беруна дар фазои атроф барандаи алоқа, аз i.e. Он, ки ҳаракат аз зарраҳои ситонида берун аз барандаи таъсир намерасонад. Сохтмон н-нимноқилҳо / металлӣ / саҳ-нимноқилҳо аст, кофӣ маъруф ва истифода бурда мешавад, барои мисол, дар як thermoelectric модули Peltier. Миқёси мукаммали 0,6 чапцалат [5, саҳ - чунин сохтори дар ҳарорати хона метавонад арзишҳои тартиби 0,4 мерасад. 459; 2, саҳ. 552]. Майдонҳо дар Мухотибон дар чунин роҳе, ки онҳо тела электрон муқобили дар ҳалқаи, i.e. равона амали дар консерт бо манбаи беруна. Дар электрон баланд бардоштани сатҳи энергетикии миёна фурўбарњ гармӣ аз Peltier.

Дохилии АГАР миён сабаби ба густариши аз электрон дар соҳаҳои алоқа аз electrodes ва ҳалли, баръакс, тела электрон дар самти бо самти соат дар ҳалқаи. яъне ба ҳаракат аз электрон дар унсури муқобили ин алоқаҳои бояд ҷудо карда мешавад гармӣ Peltier. Лекин бо сабаби интиқоли электрон аз cathode ба ҳалли ва ҳалли ки дар anode аст, ҳатман аз ҷониби вокуниши endothermic тавлиди гидроген ва оксиген мушоият, гармӣ аз Peltier аст, ба миёна озод нест, ва аст, ки ба паст кардани таъсири endothermic, i.e. мисли «Консерваи" дар enthalpy ташаккули гидроген ва оксиген. Барои тафсилот, дид. Дар Замимаи №2 қисми сеюми ҳамин модда.

наылкунандагон (электрон ва ions) дар ноҳиявӣ элементи ҳаракат нест, роҳҳои пӯшида, ягон пардохт дар унсури аст, ки дар як микросхемаи пўшида ҳаракат нест. Ҳар anode электрон даст аз ҳалли (дар рафти oxidation аз ions OH- ба молекулаҳои оксиген), ва гузашт тавассути микросхемаи беруна ба cathode, якҷоя бо молекулаҳои гидроген volatilized (дар раванди барқарорсозии ions H +). Ба ҳамин монанд ions OH- ва H + мекунем дар як микросхемаи пўшида ҳаракат нест, балки танҳо ба электрод дахлдор, ва он гоҳ, дар шакли гидроген ва оксиген молекулавии бухор. яъне ва ions ва электрон ҳар як ҳаракат дар муҳити худ дар соҳаи суръат аз DES, ва дар охири роҳи, вақте ки онҳо расидан ба рӯи электрод дар молекулаи омехта, табдилдиҳии тамоми энергетика захира - энергияи пайванди кимиё, ва берун аз ҳалқаи!

Ҳамаи сарчашмаҳои дохилии мукаммали Унсури, паст кардани хароҷоти манбаи хориҷӣ барои электролиз об. Ҳамин тариқ, гармии ҳискунандаи фурўбарњ дар давоми фаъолияти худ унсурҳои ба нигоҳ доштани густариши аз DES, аст, ки ба паст кардани арзиши манбаи беруна, i.e., Ин меафзояд самаранокии электролиз аст.

Электролиз об, бе ягон манбаи берунии.

Дар баррасии равандҳои рух дар унсури нишон дода шудааст, дар расми. 1, як параметрҳои сарчашмаи беруна ба ҳисоб гирифта намешаванд. Фарз мекунем, ки дар муқовимати дохилӣ баробар ба-юм аст ва шиддат аз 0. ки Evnesh electrodes унсури ба як бори ѓайри shorted (расми. 5 нигаред). Дар ин ҳолат, самт ва миқёси майдонҳои DES меоянд, дар интерфейси дар унсурҳои ҳамон боқӣ мемонад.

Расми. 5. Ба ҷои Evnesh (расми 1). Ҷумла бори RL ѓайри.

Муайян кардани шароити маҷрои ҷорӣ стихиявї дар ин унсури. Таѓйир додани иқтидори Гиббс, тибқи формулаи (1) Замимаи №1 қисми сеюми ҳамин модда:

Δ G ар = (Δ ар H - н) + Q MOD

Агар P> Δ H + Q MOD MOD = 284,5 - 47.2 = 237.3 (kJ / ВМЊИ) = 1.23 (Е.В. / молекулаи)

аз ар Δ G <0 ва раванди стихиявї имконпазир аст.

Мо минбаъд дида мебароем, ки ба муносибати унсурҳои насли гидроген дар миёна турушро дар (иқтидори электроди аз 0,4 volts) alkaline рух (иқтидори электроди 0 volts) ва оксиген. Чунин иқтидори электрод мембранаи (5, расми 5)., Ки шиддат дар он ин бояд 0,83 volts бошад, таъмин менамояд. яъне энергияи зарурӣ барои ташаккули гидроген ва оксиген аз тарафи 0.83 (Е.В. / молекулаи) кам карда мешавад. Он гоҳ, ки ҳолати имконияти раванди стихиявї хоҳанд кард:

P> 1,23 - 0.83 = 0.4 (Е.В. / молекулаи) = 77.2 (kJ / ВМЊИ) (2)

Мо ёфт, ки монеаи энергетикии гидроген ва оксиген молекулаҳои бартараф ва бе истифода аз нерӯи барқи беруна. яъне ҳатто дар м = 0,4 (Е.В. / молекулаи), i.e. Чун электрод ботинӣ HPDC 0,4 volts, Элементи дар ҳолати мувозинат динамикӣ бошад, ва ҳар (ҳатто хурд) тағйир додани шароити тавозун дар ноҳиявӣ ҷорӣ сабаби он мегардад.

монеаи дигар ба аксуламалҳои дар electrodes энергетика пайвастшавӣ аст, вале он аз ҷониби бартараф таъсири нақби, аз миён сабаби ба smallness аз холигии байни electrodes ва ҳалли [7, саҳ. 147-149].

Ҳамин тавр, дар асоси мулоҳизаҳои энергетикӣ, мо ба хулоса барорем, ки ҷорӣ стихиявї дар унсури нишон дода шудааст, дар расми. 5, он имконпазир аст. Аммо кадом сабабҳо физикӣ ин ҷорӣ гардад? Ин сабабҳо поён оварда мешаванд:

1. эњтимолияти гузариши электрон аз cathode ба ҳалли баландтар аз эњтимолияти гузариш аз anode ба ҳалли, зеро н-нимноқилҳо cathode дорад, бисёр электрон озод бо дараҷаи баланд ва anode саҳ-нимноқилҳо - танҳо «аз сӯрохиҳо", ва ин «сӯрохиҳои» дар сатҳи энергетикӣ поён электрон cathode мебошанд;

2. мембрана дар фазои cathode намудани муҳити турушро дастгирӣ аст, ва дар anode - alkaline. Дар мавриди electrodes ѓайрифаъол, ки ин боиси ба он аст, ки як потенсиали cathode электроди калонтар аз anode мегардад. Аз ин рӯ, бояд тавассути электрон микросхемаи берунаи аз anode ба cathode ҳаракат;

3. айбдор рӯи қарорҳои polyelectrolyte бармеоянд, аз сабаби таъсири Donnan, меофаринад дар электрод / соҳаи ҳалли ин ки соҳаи дар cathode мусоидат ҳосили электрон аз cathode ба ҳалли, ва соҳаи дар anode - ворид электрон ба anode аз ҳалли;

4. баланси ба пеш ва аксуламалҳои дар electrodes (равияњои асъор) бо гироиш ба самти H + ions аксуламалҳои паст бевосита дар cathode ва oxidation аз ions OH- дар anode, зеро баръакси онҳо аз ҷониби ташаккули газ (H2 ва O2) қодир ба осонӣ тарк минтақаи вокуниши (Принсипи Ле Chatelier) дар ҳамроҳӣ мекунанд.

Таҷриба.

Барои бањодињии миќдории ба шиддат дар саросари бори тарафи таъсири Donnan, озмоиш анҷом дода шуд, ки дар он унсури cathode ба иборат аз карбон фаъол бо электроди graphite чодари ва anode - омехтаи карбон фаъол ва resin anion AB-17-8 бо электроди graphite чодари. Electrolyte - ҳалли NaOH aqueous, anode ва cathode ҷойҳои аз тарафи намадин синтетикӣ ҷудо. Дар бораи electrodes берунаи кушода ин унсури шиддат тақрибан 50 MV дошт. Вақте ки ба унсури сарбории беруна 10 вобаста ohm асосии ҷорӣ тақрибан 500 microamps. Вақте, ки ҳискунандаи ҳарорати зиёд аз 20 то 30 0C шиддатро ба электрод беруна ба 54 зиёд MV. Баланд бардоштани шиддатро дар ҳарорати ҳискунандаи тасдиқ мекунанд, ки манбаи мукаммали аст, густариши, i.e. ҳаракат терминалии зарраҳои.

хока аз карбиди бор (B4C, саҳ-нимноқилҳо) бо электроди graphite чодари - Барои бањодињии миќдории ба шиддат дар саросари сарбории аз таҷрибаи филизӣ / нимноқилҳо HPDC ботинии, ки дар он cathode ҳуҷайра иборат хокаи graphite синтетикӣ бо электроди graphite чодари ва anode гузаронида шуд. Electrolyte - ҳалли NaOH aqueous, anode ва cathode ҷойҳои аз тарафи намадин синтетикӣ ҷудо. Дар бораи electrodes беруна кушода шиддат элементи дар бораи 150 MV буд. Ҳангоми васл кардани сарбории беруна ба шиддат элементи 50 kOhm тарки ба 35 MV., Чунин пастшавии шиддат қавӣ сабаби ба карбиди паст бор intrinsic ва, дар натиҷа, як унсури муқовимати дохилӣ баланд. шиддати Тафтишот дар баробари ҳарорати барои унсури чунин сохтор аст, гузаронида намешавад. Ин аст сабаби он, ки барои як нимноқилҳо, вобаста ба таркиби химиявии он, дараҷаи doping ва дигар объектҳо, ки тағйирёбии ҳарорати ҳаво дар роҳҳои гуногун метавонад сатҳи Fermi он таъсир мерасонад. яъне таъсири њарорати оид ба мукаммали Элементи (зиёд ё кам), дар ин сурат вобаста ба маводи истифода бурда, то ин аст, озмоиш нишондиҳандаи нест.

Дар ин бора ба он озмоиш дигаре, ки дар он cathode ҳуҷайра аст, аз омехтаи хокаи карбон фаъол ва KU-2-8 дод, ки бо чодари электрод аз пӯлоди зангногир ва anode аз омехтаи хокаи карбон фаъол ва resin anion AB-17-8 ба электрод беруна аз идома пӯлоди зангногир. Electrolyte - мањлули аз NaCl, ки anode ва cathode ҷойҳои аз тарафи синтетикӣ ҷудо эҳсос мешавад. electrodes берунаи ин унсури бо октябри соли 2011 қодир ба барқзании кўтоҳ дучор ammeter ѓайри. Ҷорӣ, ки нишон додани ammeter, дар бораи як рӯз баъд аз навбати худ, кам 1 МА - то 100 mkA (аст, ки зоҳиран сабаби ба кундгаро аз electrodes), ва аз соли баъд зиёда аз як сол дигаргун намешавад.

Дар таҷрибаҳои амалии боло дар робита бо маводи inaccessibility натиҷаҳои самаранок бештар даст ба таври назаррас камтар аз назариявӣ имконпазир тавсиф карда шудаанд. Илова бар ин, огоҳ бошанд, ки дар қисми мукаммали дохилӣ умумии Унсури ҳамеша барои нигоҳ доштани вокуниши электроди ба (истеҳсоли гидроген ва оксиген) истеъмол ва наметавонад дар ноҳиявӣ беруна чен карда мешавад.

Хулоса.

Ҷамъбаст намуда, хулоса баровардан мумкин аст, ки табиат ба мо имконият медиҳад табдил энергияи гармӣ ба энергияи фоиданок ё кори, дар ҳоле ки бо истифодаи як "гармкунак» муҳити зист ва доштани "яхдон» нест. Ҳамин тавр таъсир Donnan ва дохилии АГАР энергияи гармӣ табдил аз зарраҳои айбдор дар энергетика соҳаи барқ DEL ҳамчун гармии вокуниши endothermic ба энергияи химиявӣ мубодила мешавад.

унсури тамос баррасӣ истеъмол гармӣ аз миёна ва об ва нерӯи барқ, гидроген ва оксиген ҷудо мекунад! Гузашта аз ин, раванди масрафи энергия ва истифодаи гидроген ҳамчун сӯзишворӣ ва об бозгашт бармегардад ба миёна гармӣ!

Қисми 3-и замимаи.

Ин қисми минбаъда муҳокима гардид таъсири equilibrium Donnan, дар умрам аз ботинии HPDC металлӣ / нимноқилҳо ва гармии Peltier оид ба аксуламалҳои шишаи иқтидорҳои электрод дар унсури.

нерўи Donnan (Замимаи №1)

механизми пайдоиши нерўи Donnan барои polyelectrolyte дида мебароем. Баъд аз counterions dissociation polyelectrolyte сар хурди он, бо густариши, тарк ҳаҷми ишғол аз тарафи macromolecule. густариши Directional аз counterions аз macromolecules ҳаҷми polyelectrolyte хурд дар пардохтпазирии аст, аз сабаби зиёд консентратсияи дар ќисми зиёди дар macromolecule нисбат ба дигарон дар ҳалли. Ғайр аз ин, агар, барои мисол, counterions хурд ситонида манфӣ, ки ин дар натиҷа, ки қисми ботинӣ аз macromolecule ситонида мусбат ва ҳалли фавран ба ҳаҷми macromolecule шафати аст - манфии. яъне дар атрофи ҳаҷми macroion айбдор мусбат аст, як навъ «фазои ion» -и хурд мубориза ions нест - ситонида манфӣ. Қатъи афзоиши пардохти фазои ionic рух медиҳад, вақте ки соҳаи электростатикц байни атмосфера macroion ҳаҷми ion ва бақия ба густариши терминалии counterions хурд. Дар натиҷа equilibrium фарқи эҳтимолии байни атмосфера ва macroions ionic иқтидори Donnan аст. иқтидори Donnan аст, ҳамчунон ба зикр иқтидори мембрана, чунки вазъияти ба ин монанд дар мембрана semipermeable рух медиҳад, масалан, вақте ки аз он ҷудо ҳалли electrolyte ба он дорад, ions ду навъ - қодир аст ва қодир гузаштани therethrough намудани пардохтпазирии пок нест.

иқтидори Donnan метавон ҳамчун як мавриди маҳдуд намудани иқтидори густариши ин, вақте ки кӯчидани яке аз ions (дар ин ҳолат macroion) сифр аст, ба шумор меравад. Сипас, аз рӯи [1, саҳ. 535], бо назардошти масъули мубориза баробар ба яке аз:

E г = (ЉТ / F) LN ( A1 / A2), ки дар

Эд - иқтидори Donnan;

R - доимӣ гази универсалии;

T - њарорати thermodynamic;

F - Фарадей доимӣ;

A1, A2 - мубориза фаъолият дар марҳилаҳои алоқа.

Дар ин узви, ки дар он мембранаи ҷудо ҳалли poliosnovaniya (мањлули = LG 1 = 14) ва polyacid (мањлули = LG 2 = 0), нерўи Donnan саросари мембрана дар ҳарорати хонагӣ (T = 300 0 K) бошад:

E г = (ЉТ / F) (LG а (8.3 * 300/96500) * LN (10) = (14 - 0) - LG 2 1) * LN (10) = 0.83 Volts

Donnan зиёд эҳтимолӣ мутаносибан бевосита ба ҳарорати. Барои густариши ҳуҷайра electrochemical Peltier гармӣ сарчашмаи ягонаи барои истеҳсоли кори муфид аст, он аст, тааҷҷубовар нест, ки чунин унсурҳои мукаммали Бо афзоиши ҳарорат меафзояд. Дар ҳуҷайраи густариши барои истеҳсоли кор, гармӣ Peltier аст, ҳамеша аз муҳити зист гирифта мешавад. Вақте ки ҷараёни ҷорӣ тавассути EDL таъсири Donnan, дар як самт якхелаи бо самти мусбати соҳаи DES ташкил (i.e., вақте ки соҳаи DES иҷро кори мусбат), гармӣ аз муҳити зист барои истеҳсоли коғаз дар ин ҷаббида.

Аммо унсури густариши каме тағйир давомдор ва unidirectional дар консентратсияи ion, ки дар ниҳояти кор ба equalization ҷамъшавии мерасонад ва қатъ намудани густариши равона, бар хилофи equilibrium Donnan, ки дар он, дар як сурати ихроҷ quasistatic консентратсияи ion равияњои, ки замоне чун арзиши муайян расида аст, бетағйир боқӣ мемонад .

Расми. 2 диаграмма аз имконоти шишаи аз аксуламал аз гидроген ва оксиген ҳангоми иваз кардани acidity аз ҳалли нишон дода шудааст. Дар диаграмма нишон медињад, ки иќтидори электроди аз вокуниши ташаккули оксиген дар сурати набудани ions OH- (1.23 volts дар муҳити турушро) гуногун аз нерӯи ҳамон тамаркузи баланд (0,4 volts дар миёна alkaline) дар 0,83 volts аст. Ба ин монанд, нерўи электроди аз вокуниши гидроген-ташаккули дар сурати набудани H + (-0.83 volts дар миёна alkaline) гуногун аз нерӯи ҳамин дар консентратсияи баланди (0 V дар миёна кислотаи) аст, низ дар 0,83 volts [4. 66-67]. яъне маълум, ки 0,83 volts бо мақсади ба даст овардани як консентратсияи баланди об дар ions дахлдор зарур аст. Ин маънои онро дорад, ки 0,83 volts барои як массаи dissociation бетараф молекулаҳои об ба H + ва ions OH- зарур аст. Ҳамин тавр, агар мембрана дар унсури фазои cathode мо миёна турушро ва дар anodic alkaline дастгирӣ мешавад, ки шиддат метавонад DEL 0,83 volts он аст, ки дар шартномаи хуб бо ҳисобҳо назариявӣ пештар пешниҳод мерасад. Ин шиддат фосила гузаронандагии мембрана баланд DES бо dissociation об ба ions дар он таъмин менамояд.

Расми. 2. Диаграммаи иқтидори шишаи

decomposition об, ва ions + H ва OH- ба гидроген ва оксиген.

АГАР ва Peltier гармӣ (Замимаи №2)

"The роҳи таъсири Peltier аст, ки энергияи миёнаи наылкунандагон айбдор (барои электрон definiteness) иштирок дар гузаронандагии барқ дар барандаи гуногуни гуногун ... Дар гузариш аз як барандаи ба электрон дигар ё интиқоли барқи барзиёд ё пурра набудани нерӯи барқ аз ҳисоби худ (вобаста ба самт ҷорӣ).

Расми. 3. Таъсири Peltier дар бораи металл алоқа ва n- нимноқилҳо ба: ԐF - дараҷаи Fermi; ԐC - поёни банд гузаронидани аз нимноқилҳо; ԐV - банд valence; I - Самти мусбати ҷорӣ; доираҳои бо тирҳои schematically электрон нишон дода шудааст.

Дар сурати аввал дар наздикии алоқа озод аст, ва дуюм - ба ном ғарқи .. гармии Peltier. Барои мисол, дар нимноқилҳо мухотиб - металлӣ (расми 3) энергетикии электрон, ки аз н-навъи нимноқилҳо ба металлӣ (сенсорӣ чап) мегузаранд аст, ба таври назаррас баландтар аз ԐF энергетика Fermi. Аз ин рӯ, онҳо вайрон equilibrium њароратї дар металлӣ доранд. Equilibrium аст, ки дар натиҷаи collisions барқарор, ки дар он thermalized электрон, додани crystalline барқ барзиёд. шабакаи. Дар металлӣ нимноқилҳо (даст рост) танҳо ба электрон энергетикӣ бештар мегузарад, то ин ки газ электрон дар металлӣ cools. Дар бораи барқарорсозии тақсимоти equilibrium аз lattice истеъмол энергетика oscillation »[2, саҳ. 552].

Барои тамос вазъи филизӣ / саҳ-нимноқилҳо монанд аст. Зеро саҳ-гузаронандагии аз сӯрохиҳо нимноқилҳо таъмин банд valence он аст, ки поёнтар аз дараҷаи Fermi, пас тамос шаванд сард хоҳад шуд, ки дар он ҷорист электрон аз саҳ-нимноқилҳо ба металлӣ доранд. гармии Peltier озод ё ғарқи аз ҷониби алоқа ду барандаи, сабаби ба истеҳсоли манфӣ ё мусбати АГАР дохилӣ.

Дохил дар холигии тамос чап (расми 3)., Ки дар он људо Peltier гармӣ, ҳуҷайраи электролитӣ, барои мисол, мањлули NaOH (расми 4) ва нимноқилҳо металлӣ ва н-бигзор бошад химиявї ѓайрифаъол.

Расми. 4. тамос чапи н-нимноқилҳо ва металл кушода ва дар холигии ҳалли electrolyte гузоштааст аст. Нишонаҳои ҳамон тавре, ки дар расми мебошанд. 3.

Зеро, вақте ки ҷараёни ҷорӣ «ман», ки нимноқилҳо м-электрон дар соҳаҳои энергетика баландтар расидан ҳалли назар аз ҳалли дар металлӣ меояд, ин нерӯи барзиёд (гармии Peltier) бояд дар чашмаки истодаанд.

Дар ҷорӣ тавассути ҳуҷайра метавонад танҳо дар як маврид аз ихроҷ дар он реаксияи electrochemical. Агар вокуниши exothermic дар ҳуҷайра, гармӣ Peltier аст, ки дар ячейка озод, чунон ки зиёда аз вай ҷои рафтан. Агар вокуниши дар ҳуҷайра - endothermic, гармии Peltier аст, пурра ё қисман ба таъсири endothermic љуброн намояд, яъне, ба ташкил маҳсулоти аксуламал. Дар ин мисол, дар ҳаҷми умумии вокуниши ҳуҷайра: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endothermic, то гармӣ (энергетика) -и Peltier аст, ки ба сохтани молекулаҳои ва H2 O2 шудаанд, дар бораи electrodes ташкил карда мешаванд. Ҳамин тавр, мо ба даст, ки гармии Peltier дар миёна дар рост н-тамос нимноқилҳо / металлӣ интихоб шуда бошад бозгашт ба муҳити озод нест, ва дар шакли энергияи химиявии гидроген ва оксиген молекулаҳои нигоњ дошта мешавад. Аён аст, ки амалиёти нерӯи барқи беруна барои электролиз об истеъмол, дар ин маврид камтар дар мавриди electrodes якхела хоҳад буд, ки боиси нест фарорасии таъсири Peltier ..

Сарфи назар аз хосияти electrodes, ҳуҷайра электролитӣ худ метавонад бирӯяд ва ё тавлиди гармӣ ҳангоми гузариш ба воситаи бознамегардем, ҷорӣ Peltier. Дар шароити қисман статикӣ, тағйири эҳтимолии ҳуҷайраҳои Гиббс [4, саҳ. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, ки

Δ H - тағйирёбии enthalpy ҳуҷайра;

T - њарорати thermodynamic;

Δ S - тағйирот дар entropy ҳуҷайра;

Q = - Т Δ S - гармии ҳуҷайра Peltier.

Барои як ҳуҷайраи electrochemical гидроген-оксиген дар T = 298 (к), ки тағйирот дар enthalpy ΔHpr = - 8 284.5 (kJ / ВМЊИ) [, саҳ. 120], ки тағйирот дар Гиббс эҳтимолии [4. а. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * * 96485 1.23 = - 237.3 (kJ / ВМЊИ), ки дар он

Z - шумораи электрон дар як молекулаи;

F - Фарадей доимӣ;

E - мукаммали ҳуҷайра.

Пас,

Q хиёбони = - Т Δ S хиёбони = Δ G ғайра - Δ H ва ғайра = - 237,3 + 47,2 = 284,5 (kJ / ВМЊИ)> 0,

яъне гидроген-оксиген ҳуҷайраи electrochemical тавлид гармӣ дар муҳити Peltier, дар ҳоле ки беҳтар entropy он ва паст кардани он. Сипас, дар раванди зарбии, ки электролиз об, ки ҳолат дар мисоли мо, Peltier гармии Q MOD = - хиёбони Q = - 47,3 (kJ / ВМЊИ) аз electrolyte мешавад, ки аз муҳити зист равона созад.

Далолат мекунад P - гармӣ Peltier ки аз муҳити зист дар ҳуқуқ н-тамос нимноқилҳо / металлӣ доранд. Дар гармии P> 0 бояд дар ҳуҷайра истода, балки аз он сабаб decomposition об дар чашмаки аксуламали endothermic (Δ H> 0), гармии Peltier P аст, ки барои таъсири терминалии аксуламали љуброн намояд:

Δ G ар = (Δ ар H - н) + Q MOD                                                                        (1)

MOD Q вобаста танҳо дар таркиби electrolyte, зеро Ин як хос ҳуҷайра электролитӣ бо electrodes ѓайрифаъол мебошад, ва о вобаста танҳо дар бораи маводи электроди аст.

Муодилаи (1) нишон медињад, ки гармии Peltier P ва Q Peltier мегудозанд MOD ҳастанд, истеҳсоли кори муфид. яъне гармӣ Peltier аз миёна гирифта арзиши сарчашмаи қудрати берунии барои электролиз кам мекунад. Як вазъияте, ки миёна гармӣ манбаи энергия барои истеҳсоли кори муфид аст, хос густариши аст, инчунин барои бисёре аз ҳуҷайраҳои electrochemical, намунаҳои чунин унсурҳои дар [3, саҳ нишон дода шудааст. 248 - 249].

Адабиёт

1. Герасимов Ya. Албатта I. химия ҷисмонӣ. Ёдгирӣ: Барои донишгоҳҳо. V 2 т. T.II. - ҚБ 2 .. - M:. Химия, Москва, 1973 - 624 саҳ.
2. Dashevskiy 3. Таъсири M. Peltier. // Энсиклопедияи ҷисмонӣ. Дар 5 м. Т. III. Magneto - Poynting theorem. / Разияллоҳу анҳу. Ed. A. M. Prohorov. Ed. ҳисоб. ДМ Alekseev, А. М. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Романов ва дигарон - M:.. Кабир ба Википедиа Русия, соли 1992 - 672 саҳ. - ISBN 5-85270-019-3 (3 м.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS химия ҷисмонӣ. Дар 2 китобҳо. С. 1. Сохтори Маттер. Thermodynamics: Proc. барои мактабҳои олӣ; KS Krasnov, Н. К. Vorobev, И. ал Godnev -. ҚБ 3-юми .. - M:. Олї. wk, соли 2001 -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS химия ҷисмонӣ. Дар 2 китобҳо. С. 2. Electrochemistry. kinetics кимиёвӣ ва catalysis: Proc. барои мактабҳои олӣ; KS Krasnov, NK Воробев I. Н. Godnev ва диг. -3 ҚБ., Ваҳй - M:. Олї. wk, соли 2001 -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Албатта умумии Sivukhin DV физика. Ёдгирӣ: Барои донишгоҳҳо. Дар 5 м. T.III. Нерӯи барқ. - ҚБ 4, ќолабњои .. - M: FIZMATLIT;. Нашри хонаи MIPT, соли 2004 - 656 саҳ. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 м.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. химия физикии полимерҳои. - M:. Химия, Москва, 1968. - 536 саҳ.
7. kinetics Vetter К. Electrochemical, тарҷума аз забони олмонӣ бо тағйиру иловаҳои муаллиф ба нашри Русия дар таҳрири Corr. СССР Академияи илмҳои prof. Kolotyrkin YM - M:. Химия, Москва, 1967 - 856 саҳ.
8. P. Аткинс химия ҷисмонӣ. Дар 2 ояти. T.I., тарҷума аз забони англисӣ, доктори илмҳои кимиё Butin KP - M:. Мир, Москва, соли 1980. - 580 саҳ.