Айлана-чөйрөнү коргоо боюнча жылуулук менен пайдалуу иш

Part 1. кээ бир терминдер, түшүнүктөр жана аныктамалар.

Электр кыймылдаткыч күчү (EMF) электролит жана электроддорго чек учурдагы булагы ... тышкы күч клеткаларын electroplating иш камтыган ажырагыс тышкы күч талаа бөлүгү болуп саналат. Ошондой эле, эки окшош металлдар чек арасында иштейт жана байланыш мүмкүн Булардын айырмачылыктары [5, б аныктайт. 193, 191]. Сумма секирип райондук бөлүмдүн бардык бетинде касиеттери чынжыр учундагы жайгашкан дирижёрдун ортосундагы айырма, бирдей эмес, Электр кыймылдаткыч күчү EMF дирижер райондук деп аталат ... биринчи түрдөгү дирижёрдун гана турган чынжыр түздөн-түз байланышып, аларды алгачкы жана акыркы дирижеру ортосунда болуучу Өтүү барабар (Volta мыйзам) ... райондук туура ачык болсо, EMF Бул райондук нөл. Албетте ... ачык-райондук, жок эле дегенде, бир электролит камтыйт баруучудан, колдонулуучу мыйзам Озум да туура, экинчи түрдөгү гана дирижер райондук жок дегенде бир түзгөн баруучудан электрохимиялык клеткалар (же чынжырлар электрохимиялык элементтер) [1, б. 490 - 491].

Polyelectrolytes эритмедеги иондордун салып үзүүгө алган полимерлер болуп саналат, ошону менен эле макромолекуланын бир чоң айып ... crosslinked polyelectrolytes кайталанган саны (ион алмаштыргычтар, ион алмашуу чайыр) [6 кылбаи, жөндөмү, б сактап, ошол эле учурда, шишип, таркатып жок кылат. 320 - 321]. Polyelectrolytes терс заряддуу macroion салып кылбаи жана H + иондору polyacids жана poliosnovaniyami деп иондору жана OH- macroion заряддуу салып киришпейт деп аталат.

Donnan салмактуулук мүмкүн болуучу бул чек бардык иондору үчүн өткөргүч эмес болсо, эки электролиттер ортосундагы баскыч чек пайда болуучу айырма. кээ бир иондордун үчүн чы чектери пайда болушу мүмкүн, мисалы, белгилүү бир өлчөмү жогору бөлүкчөлөрдүн өтө алгыс өтө тар тешикчелерди челинин болушу. ушунчалык катуу иштей турган болот жана ар кандай иондор тандаганды өтүү негизинен калтырууга мүмкүн эмес этаптарынын бири менен тыгыз байланышта. Дал иондук ион алмашуу чайырдан же ион алмашуу тобу молекулярдык тор же матриксиндеги homopolar түйүнүн туруктуу болушат. чечим, мындай Matrices түрлөрүн ичинде болуп, ага бир этабы менен бирге; чечим, сыртында жайгашкан, - экинчи [7. 77].

электр, эки катмар (EDL) бири-бирине [7 белгилүү бир аралыкта маанайда тескери заряддуу катмардан эки этаптан иштей туш келди. 96].

Peltier бул жалгыздыкка же электрдик заряд багытына жараша эки башка Узатуучулардын контактта жылуулук тълдъ катнаш аркылуу аккан [2, б ишке ашырат. 552].

2-бөлүк: Сууну электролиз жылуулук чөйрөнү колдонуу.

Сүрөт схема түрүндө көрсөтүлгөн электрохимиялык клетканын (мындан ары-элемент) чынжыры пайда механизмин, карап көрөлү. 1, ички байланыш улам көбүрөөк EMF мүмкүн болгон айырмачылык (ПКК) жана Donnan күчүнө (Donnan таасиринин маанисин кыскача сыпаттамасы, ички ПКК менен байланышкан Peltier жылуулук-беренесинин үчүнчү бөлүгүндө каралган).

Сүрөт. 1. электрохимиялык клетканын БУУнун өкүлчүлүгү: 1 - катод 3 чечүү менен байланышып турат, электролит катиондор электрохимиялык кыскартуу жооп бир химиялык инерттик оор леген N-Жарым жасалган, анын бетинде пайда болот. металл тышкы чыңалуу булагы, аны бириктирген катод бир бөлүгү; 2 - катоддо 4 чечүү менен байланышып турат, бетинде анын химиялык инерттик оор леген б-Жарым жасалган электролит аниондордун, электрохимиялык кычкылдануу кандай сезимде болот. металл тышкы чыңалуу булагы, аны бириктирген катоддо бир бөлүгү; 3 - катод мейкиндик, polyelectrolyte чечим, macroion суу үзүүгө терс заряддуу жана алгылыктуу counterions чакан K + акы (азыркы Мисалы, суутек иону H +) жана R-; 4 - суу катоддо бөлүктүн polyelectrolyte чечүү алгылыктуу macroion R + жана терс counterions чакан A- айып акы салып үзүүгө (бул, мисалы, ал суюктук иондор OH-); 5 - кабыкча (Калпакча), алигече чейин өткөрбөөчү болот (macroion) polyelectrolytes, ал эми чакан counterions толугу менен өткөргүч K +, A- жана суу молекулаларынан жалпы космос 3 жана 4; Evnesh - тышкы чыңалуу булагы.

Emf Donnan таасири менен

Тагыраак айтканда, катод мейкиндик (. 3, 1-сүрөт) жана электролит суулуу polyacid чечим тандалды (R-H +), электролит жана катоддо отсек (4, 1. анжыр) - суулуу poliosnovaniya (R + OH-). катод уячадагы ичинде ажырым polyacids натыйжасында, катод бетине жакын (1,-сүрөт. 1), H + иондорунун өсүшүнө топтолуу бар. катод бетине жакын пайда болгон оң зарядга, терс macroions R- акы төлөп жок болгондуктан, Алар улам, анын өлчөмү жана алгылыктуу иондук маанайда заряддуу катышкандыгына катод бетинде (маалымат көрүп. Description Donnan-беренесинин үчүнчү бөлүгүнүн тиркемеде №1-жылы күчүнө кирет) жакын келе албайт. Ошентип, түздөн-түз катод жер менен байланышта чечим чек катмары оң заряды бар. Натыйжада, катод бетинде бир электростатикалык дарстарында, чечүү менен жабышып, өткөрүү электрон бир терс заряд бар. башкача айтканда, катод бетинин жана DES чечүү ортосунда иштей пайда болот. DES-Талаа катод келген электрондорду түртүп, - чечүү.

Ошо сыяктуу эле, анодто боюнча (2-сүрөт. 1), катоддо тосмонун ичинде чечүү чек катмар (4-сүрөт. 1) түздөн-түз катоддо жер менен байланышта терс заряддуу жана катоддо бетинде, чечүү менен жабышып, бир оң заряд бар элек. башкача айтканда, катоддо бетинин жана чечүү менен иштей да DES кездешет. DES-Талаа чечимге келген электрондорду түртүп, - бир катоддо.

Ошентип, чечүү менен катод жана катоддо менен сызууларды боюнча DES талаасы, колдоого жылуулук чечим ион жайылышына, эки ички EMF булагы болуп саналат, тышкы булагы менен биргеликте иш алып баруу менен, б.а., каршы, укурук терс айып күнөө.

Ажырым poliosnovaniya polyacids ошондой эле кабыкча аркылуу жылуулук таркатууну себеп болот (5, 1-сүрөт) H + иондорунун cathodic космостон келген. - катоддо жана OH- иондору чейин катоддо уячадагы - бир катод. Macroion R + жана R- polyelectrolytes кабыкча аркылуу мүмкүн эмес, ал катод космосто ушундай бир ашыкча терс заряд бар жана anodic космостон - ашыкча оң заряддуу, б.а., Donnan күчүнө байланыштуу дагы бир DPP бар. Ошентип, мембрана да жылуулук жайылышын тышкы булагы менен биргеликте иш EMF ичинде, пайда жана иондордун чечим сакталып калган.

Биздин мисалда, бир кабыкча боюнча чыңалуу, 0,83 Озум да жетиши мүмкүн Бул стандарттык суутек токту кубатын өзгөрүүсүнө алып келет - 0,83 катоддо уячадагы катод бөлүктүн кислоталуу чөйрө менен шакар орто өтүү боюнча 0 VOLTS үчүн. чоо-жайын билүү үчүн,-беренесинин үчүнчү бөлүгүнүн тиркемеде №1-жылы. карагыла.

Emf ПКК ичтен

элемент EMF Бул тышкы кубаттуулук булагын үчүн кызмат кылып, алардын металл бөлүктөрү менен байланыш жана жарым өткөргүч катоддо жана катод, анын ичинде пайда болот. Бул EMF ички ПККга байланыштуу. Ички IF байланыш өткөргөн тегерек-мейкиндикте тышкы жаатындагы айырмаланып, жарата албайт, б.а. Узатуучулардын тышкары заряддуу бөлүкчөлөрдүн кыймылын таасир бербейт. Курулуш N-жарым өткөргүч / металл / б-жарым өткөргүч, мисалы, жылуулук, жетиштүү белгилүү жана колдонулуп келет Peltier модулу. EMF масштабы Мындай бөлмө температурасында бир түзүлүш баалуулуктарды токтомунун 0,4 жетиши мүмкүн - 0,6 вольт [5-б. 459; 2-б. 552]. Алар илмегинде каршы, электрондорду түртүп байланыштар боюнча Fields багытталган жол, б.а. тышкы булагы менен биргеликте иш. электрондор Peltier жылуулугу кызыктуу орто энергетикалык тонусун көтөрүүсү керек.

Ички электроддорго жана чечүү байланыш аймактарында электрон таркатуу улам келип чыккан болсо, тескерисинче, окубастан, тескери багытта электрондорду түртүп. башкача айтканда, электрон элемент менен каршы, бул байланыштар кыймылы Peltier жылуулук берилиши керек. Бирок катод тартып электрондордун чечүү жана катоддо менен чечүүгө өткөрүп берүү сөзсүз суутекти жана кычкылтекти алып келүүчү бир endothermic пикиринен менен коштолуп, Peltier жылуулук алып жүрүүчүдө салып бошотулган жок, endothermic таасирин азайтуу болуп саналат, б.а. суутек жана кычкылтек түзүү энталпии-жылы "сакталат" сыяктуу. чоо-жайын билүү үчүн,-беренесинин үчүнчү бөлүгүндө тиркемеде №2. карагыла.

ташыгыч (Электрондор менен иондор) жабык жолдор элемент районго эмес, кыймылдап, элементтин эч кандай айып жабык кыдырып көчүп эмес. чечимге ар бир электрон ар катоддо алынган (OH- кычкылтек молекуласы менен иондор кычкылдануу учурунда) жана катод үчүн тышкы кыдырып аралап өтүп, суутек атомдору менен бирге volatilized жатат (иондор H + калыбына келтирүү учурунда). Ошо сыяктуу эле, OH- жана H + жабык кыдырып көчүп эмес, иондорду, тиешелүү токту үчүн гана, андан кийин молекулярдык суутек жана кычкылтектен түрүндө жоюлбайт. башкача айтканда, жана DES ыкчам жаатындагы иондору жана электрондордун бир-айлана көчүп, ал жолдун аягы, алар токту бети толугу менен сакталган энергияны, молекула менен бириктирилип жеткенде - химиялык байланыш энергиясын жана айлантып чыгып!

EMF ички булактарынын баары Элемент, кыскартуу суу электролиз тышкы булагын түзөт. Ошентип, DES менен таркатууну камсыз кылуу, анын ишинин жүрүшүндө элементтерин өздөштүрө Ambient жылуулук, б.а., тышкы булагы наркын төмөндөтүү үчүн эмес, Бул электролиз натыйжалуулугун жогорулатат.

ар кандай тышкы булагы жок Сууну электролиз кылуу.

жараяндардын сүрөт көрсөтүлгөн элемент болгон кароодо. 1, тышкы булак көрсөткүчтөр эске алынбайт. ички каршылыгы RD барабар жана бул 0. бир чыңалуу дейли Evnesh Элемент электрод бир жөн жүгү кыскартат жатышат (илл. 5-бөлүмүн карагыла). Бул учурда, ДЕН талаада элементтер иштей пайда багыты жана баллга жеткен ошол эле бойдон калууда.

Сүрөт. 5. ордуна Evnesh (сүрөт. 1) тыным жүк Азаттык ичинде.

Бул элементтердин табигый учурдагы агымынын шарттарын аныктайт. берененин үчүнчү бөлүгү тиркемеде №1-жылдын бисмиллах (1) ылайык, Гиббс мүмкүнчүлүктөрүн өзгөртүү:

Δ G Гроу = (Δ H Гроу - N) + С көрүнүш

Эгерде P> Δ H + Q көрүнүш көрүнүш = 284,5 - 47,2 = 237,3 (кДж / мол) = 1,23 (уюм / молекула)

Δ G Гроу <0 жана стихиялуу жараяны болот.

Биз мындан ары карап турган элементтер суутек муун жооп кислотасы орто кездешет (электрод 0 VOLTS дараметин), жана жегич (0,4 VOLTS ичинен электрод дараметин) кычкылтекти. Мындай электрод касиеттери бир кабыкчаны берет (5, Сүр. 5), бул 0,83 Озум болууга тийиш турган Voltage. башкача айтканда, суутек жана кычкылтек пайда болушу үчүн керектүү энергия 0,83 (уюм / молекула) азайтылат. Анан өзүнөн-алуу мүмкүнчүлүгү жөнүндө шарты болот:

P> 1.23 - 0.83 = 0,4 (уюм / молекула) = 77,2 (кДж / мол) (2)

Биз суутек менен кычкылтек молекулаларын энергетикалык тосмо алдын алуу жана тышкы электр кубаттуулук булагын колдонуп жок экенин байкадым. башкача айтканда, да катег = 0,4 (уюм / молекула), б.а. ички электрод HPDC 0,4 VOLTS кийин, элемент динамикалык салмактуулук абалында болот жана тең салмактуулук кайсы бир шарттары (аз) өзгөртүү схемасында учурдагы себеп болот.

электроддорго боюнча аракеттеринин дагы бир тоскоолдук жандандыруу энергия болуп саналат, ал эми ал жок болуп жатат , туннель күчүнө электроддорго жана чечүү [7-б ортосундагы ажырымдын кичинекейлигин улам келип чыккан. 147-149].

Ошентип, энергетикалык кароонун негизинде, биз сүрөт көрсөтүлгөн элементтердин табигый агымын деген жыйынтыкка келишкен. 5, бул мүмкүн болгон нерсе. Бирок, кандай физикалык себептерден улам ушул себеп болушу мүмкүн? Бул себептер төмөндө келтирилген:

1. чечүү салып катоддо өтүү чечүү ыктымалдыгы жогору салып катод тартып электрондордун өтүү ыктымалдыгы бери н-жарым өткөргүч катод жогорку энергиясы менен эркин электрондордун бир топ бар, б-жарым өткөргүч катоддо - бир гана "тешиктерди", бул, "тешиктерди" катод электрон төмөн энергетикалык деъгээлде болуп саналат;

2. мембранасы кислотасы чөйрөнүн катод мейкиндигинде колдоого алынып, анодто-жылы - шакар. инерттүү электроддорго учурда, бул бир катод электрод мүмкүн катоддо көп болуп жаткандыгына алып келүүдө. Ошондуктан, электрондор катод үчүн катоддо чейин тышкы кыдырып аркылуу түрткү керек;

3. Donnan күчүнө улам келип чыккан polyelectrolyte чечимдерди беттик айыптоо, электрод / чечим катод боюнча талаада мындай чечимге алып келген протон, электрон катод түшүмүн өбөлгө боюнча жараткан, жана катоддо талаа - электрон чечимге келген катоддо кирген;

4. баланс электроддорго (алмашуу агымы) боюнча аллергия алдыга жана артка кайтара катоддо OH- иондордун катод жана Кычкылдануу H + иондорунун түздөн-түз кыскартуу аллергия резкости, бери Алар газ (Н2 жана O2) жонокой жооп аймагын таштап жөндөмдүү (Le Chatelier анын Негизги) пайда болушу менен коштолот.

Тажрыйбалар.

көмүртек менен гидридтин чайыр AB-17-8 сырткы подушки токту менен аралашмасы - Donnan таасири менен жүк боюнча кубатуулуктагы сандык баа берүү үчүн, бир эксперимент катод элемент көмүртек сырткы подушки токту жана катоддо менен камтыган ишке ашырылган. Электролит - суулуу NaOH чечүү, катоддо жана катод жайлар бир синтетикалык кийизден менен бөлүнгөн. бул элементтин ачык тышкы электроддорго тууралуу 50 MV бир Voltage болчу. тышкы жүктүн 10 элементи байланыштуу качан Ohm 500 microamps учурдагы белгиленген. тышкы токту 20 30 0C чыңалуу чейин абанын температурасы жогорулап, 54 MV чейин кёбёйгён. чачырама температурада Voltage жогорулатуу экенин EMF булагы тастыктайт болуп саналат жайылышына, б.а. бөлүкчөлөрдүн жылуулук кыймыл.

ички HPDC металл / жарым өткөргүч эксперименттин жүк боюнча кубатуулуктагы сандык баа берүү үчүн, анын жүргүзүлгөн клетка катод сырткы подушки токту менен синтетикалык подушки порошок турат жана катоддо - бор карбидин майдалап (B4C, б-жарым өткөргүч) сырткы подушки токту менен. Электролит - суулуу NaOH чечүү, катоддо жана катод жайлар бир синтетикалык кийизден менен бөлүнгөн. элемент, түзүмтүү ачык тышкы электроддорго тууралуу 150 MV болду. 35 төмөндөп элемент 50 kOhm кубатуулуктагы тышкы жүктү туташтыруудан мурун MV. Мындай күчтүү чыңалуу улам Натыйжада, жогорку ички каршылык элемент катары төмөнкү ички бор карбидин жана чейин төмөндөйт. Мындай түзүлүшүнүн бир элементи үчүн температурасы салыштырмалуу изилдөө чыңалуу жүзөгө ашырылбай келе жатат. Бул Жарым үчүн улам, анын химиялык курамы жараша, допингди колдонуу жана башка касиеттерин даражасы, температура анын Fermí таасир берет, ар кандай жолдор менен өзгөрүүсү. башкача айтканда, EMF боюнча температурасы таасири Элемент (өсүшү же төмөндөшү), бул учурда пайдаланылган материалдар көз каранды, ошондуктан бул тастыктайт эксперимент эмес.

Бул жерде ал клетка катод көмүр порошок жана КУ-2-8 сырткы дат баспас болоттон жасалган токту жана катоддо көмүр порошок жана гидридтин чайыр аралашуусунан келип AB-17-8 тышкы токту менен аралашмасынан жасалган тартып турган дагы бир эксперимент улантты дат баспас болоттон жасалган. Электролит - NaCl эритмесинде чечүү катоддо жана катод жайлар синтетикалык сезип бөлүнгөн. 2011-жылдын октябрынан бул элементтин тышкы электроддор кыска туташуу жөн эне алат. бир хром көрсөтүлгөн Current, өз кезегинде, кийин бир күнү, 1 млн кыскарган - 100 ЖЧК чейин (эсебинен электроддорго менен бөлүшүү үчүн, кыязы, болот), жана бир жылдан ашык убакыт анан өзгөртө келбейт.

Жогоруда теориялык жактан мүмкүн караганда натыйжалуу материалдар жеткиликсиз алынган жыйынтыгы боюнча бир кыйла төмөн байланыштуу сүрөттөлгөн практикалык тажрыйбаларга. Мындан тышкары, жалпы ички EMF бир бөлүгү билиши Элемент дайыма электрод жооп (суутек жана кычкылтек өндүрүү) сактоо үчүн күйүп жана тышкы схемасында аныкталышы мүмкүн эмес.

Корутунду.

Жыйынтыктап жатып, ошол жаратылышты жыйынтык болот "жылыткыч" айлана-чөйрөгө жана "муздаткыч" ээ эмес, ошондой эле пайдаланып жатканда, бизге пайдалуу энергиядан же ишине жылуулук энергияны алмаштырууга мүмкүндүк берет. Ошентип, Donnan күчүнө жана заряддуу бөлүкчөлөрдүн ички IF айландырылат жылуулук энергиясы , электр талаасы энергиясын endothermic жооп жылуулук катары DEL химиялык энергияга айландырылат.

Каралган байланыш элементи орто жана суудан ысык жалмап кетет, ал эми электр энергиясын, суутекти жана кычкылтекти бөлүп! Мындан тышкары, энергия керектөөнүн жараяны жана отун катары суутек пайдалануу, суу кайра жылуулук алып жүрүүчүдө кайра!

-Тиркемесинин 3-бөлүк.

Бул бөлүгү элементти редокс мамиле жана электрод мүмкүнчүлүктөрүн ички HPDC металл / Жарым жана Peltier жылуулук кесилишинде, мындан ары Donnan салмактуулук таасири талкууланат.

Donnan мүмкүн (Тиркеме №1)

polyelectrolyte үчүн Donnan мүмкүнчүлүктөрдүн пайда механизмдерин карап көрөлү. ажырым polyelectrolyte counterions анын майда башталат кийин, макромолекуланын ээлеген көлөмүн калтырып, таркатуу боюнча. эритме майда көлөмү polyelectrolyte алигече counterions бир багытка жайылышына чечүү калган салыштырганда макромолекуланын жапырт өсүп топтолушу менен байланыштуу. Ошондой эле, эгерде, мисалы, майда counterions терс заряддуу, бул макромолекуланын ички бөлүгү деп жыйынтык заряддуу жана чечүү макромолекуланын көлөмүн дароо жакын турат - терс. башкача айтканда, бир алгылыктуу macroion көлөмүндө айып айланасында чакан каршы иондордун "ион чөйрөдө" бир түрү бар - терс заряддуу. Токтотуу иондук атмосфера Акысыз өсүү качан пайда болгон электростатикалык талаа ион көлөмү macroion маанайда жана каршы салмактуулук ортосундагы чакан counterions жылуулук таралышы. маанайда жана иондук macroions ортосунда натыйжасында салмактуулук мүмкүн айырмасы Donnan болуп жатат. Donnan мүмкүн деп да аталат , мембрана дараметин , анткени жөндөмдүү жана таза төлөө therethrough өтүп жөндөмдүү эмес, - эки түрдөгү иондор бар электролит чечим бөлүп жатканда, мисалы, ушундай эле жагдай, бир semipermeable бир кабыкча боюнча ишке ашат.

Donnan болуучу иондору бири мобилдүүлүк (бул учурда macroion менен) нөл жайылышына дараметтин чектеген учурда, катары каралышы мүмкүн. Андан кийин, [ылайык, 1-б. 535], бир барабар эсептегичтин мойнуна алуу:

E г = (RT / F) Ln ( A1 / A2),

Эд - Donnan мүмкүн болгон;

R - жалпы газ дайыма;

T - термодинамикалык температура;

F - сынуу дайыма;

А1, А2 - байланыш этапта каршы иш-аракет.

Бул мүчөсү, мембрана poliosnovaniya чечимдер бөлүп жиберсем (PH = зд = 1 = 14) жана polyacid-жылы (рН = зд = 2 = 0), бөлмө температурасында кабыкча боюнча Donnan мүмкүн (T = 300 0 K) болот:

E г = (RT / F) (Lg а 1 - Lg 2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500 ) * (14 - 0) * Ln (10) = 0,83 Volts

температурага чейин түздөн-түз жараша Donnan мүмкүнчүлүгүн жогорулатат. электрохимиялык клетка Peltier жылуулук таркатуу үчүн пайдалуу чыгарманы даярдап чыгаруунун бирден-бир булагы болуп саналат, мындай элементтер калыштуу эмес EMF температурасын жогорулатуу менен көбөйөт. чыгарманы даярдап чыгаруунун жайылышына клеткада, Peltier жылуулук дайыма айлана-чөйрөгө алынат. ЖМДКТ аркылуу азыркы агымдар Donnan таасир пайда болгондо, DES талаасындагы оң багыты менен дал багыты боюнча (б.а., DES талаасында алгылыктуу ишти аткарат), жылуулук бул кагаз өндүрүү үчүн чөйрөсүнөн соруп жатат.

Бирок жайылышына элемент жиберсем, агуулар quasistatic агымдар ион топтолуу учурда, бир жолу бир маанисине жеткен салмактуулук Donnan айырмаланып, акыр аягында, топтоо жана таркатууну багытталган токтоп түзөтүү алып келет ион топтолуу, туруктуу жана бир жактуу өзгөрүү өзгөрүүсүз калат, .

Сүрөт. 2, суутек жана кычкылтектен чечүү, кычкылдуулугун өзгөртүү кубулуштардын Кычкылдануу-калыбына келүү мүмкүнчүлүктөрүн бир диаграмма көрсөтүп турат. диаграмма электрод OH- иондордун жок кычкылтек пайда иретинде (кислота чөйрөдө 1.23 VOLTS) мүмкүн болуучу 0,83 VOLTS жогорку топтолушу (бир жегич орто 0,4 VOLTS) бирдей мүмкүнчүлүктөрү ар кандай экенин көрсөтүп турат. Ошо сыяктуу эле, H + жок (шакар чөйрөдө -0.83 VOLTS) суутек пайда карашы электрод мүмкүн болгон топтолушунун эле дараметин (0 V бир кислота алып жүрүүчүдө) айырмаланып турат, ошондой эле 0,83 VOLTS боюнча [4. 66-67]. башкача айтканда, экенин 0.83 Озум тиешелүү иондордун суу жогорку топтолушунун алуу үчүн талап кылынат. Бул 0.83 Озум H + жана OH- иондордун суу молекулаларынын бейтарап акылы бир массалык талап кылынат дегенди билдирет. Ошентип, мембрана биздин элемент катод орун кислота орто жана калийдүү anodic-жылы колдоого алынган болсо, анда чыңалуу мурда берилген теориялык эсептөөлөрүнө жакшы келишимде анын DEL 0,83 Озум да, жетиши мүмкүн. Бул чыңалуу ичинде иондордун суу акылы менен DES мембрана жогорку өткөрүмдүүлүк орун менен камсыз кылат.

Сүрөт. 2. Диаграмма редокс жооп касиеттери

сууну ажыратуу жана H + иондору жана OH- суутек жана кычкылтек кирет.

IF жана Peltier жылуулук (Тиркеме №2)

"Peltier күчүнө себеп орточо Акысыз ташуучулардын энергия (аныкталгандыгы электрон) ар түрдүү дирижёрдун электр өткөрүүгө катышкан ... өткөөл бир дирижер башка электронун же ашыкча электр энергиясы, өткөрүп берүү же анын эсебинен энергиянын жетишсиздигин толуктап турат (учурдагы багытына жараша).

Сүрөт. 3. Peltier байланыш металлга таасир жана жарым өткөргүч n-: ԐF - Fermí денгээлде; ԐC - Жарым өткөрүү тобунун төмөнкү бөлүгү; ԐV - Барселона тобу; I - азыркы алгылыктуу багыты; жебелер менен чөйрөлөр схемалык электрондорду көрсөтүлгөн.

контакте жакын Биринчи учурда бошотулган, ал эми экинчиси - деп аталган арна .. Peltier жылуулук. Мисалы, байланыш Жарым боюнча - металлдын (сол тийүү) үчүн N-түрү Жарым тартып электрон металл (3-сүрөт) энергия Fermí энергетикалык ԐF караганда, кыйла жогору. Ошондуктан, алар металл жылуулук салмактуулукту бузуп жатат. Equilibrium ашыкча энергия кристаллдык берип, электрон thermalized турган, сүзүшүүлөрү натыйжасында калыбына келтирилди. сетка. жарым өткөргүч металл (оң тийүү) металл ошол электрондук газ муздап, ошондуктан бир гана абдан күчтүү электрондорду өтүшү мүмкүн. термелүүлөрдүн энергия жалмап тордолгон балансташуу бөлүштүрүү калыбына келтирүү жөнүндө "[2, б. 552].

металл / б-жарым өткөргүч жагдай ушундай байланыш. анткени б-өткөрүмдүүлүк жарым өткөргүч тешик Fermí төмөн болуп, анын Петербург тобу менен камсыз кылып, андан кийин байланыш электрондор металл -б-Жарым агып турган, ысыгы кайтат. Peltier жылуулук бошотулган же терс же ички Эгерде оң өндүрүү үчүн, эки Узатуучулардын катнаш аркылуу арна.

сол байланыш ажырымы бар (сүрөт. 3) Peltier жылуулук берүү, бир электролиз клетка, мисалы, суулуу NaOH чечим (4-сүрөт), ал химиялык инерттүү жана металл жарым өткөргүч жана N-жол турган.

Сүрөт. 4. сол Байланыш түзүү N-жарым өткөргүч жана металл ачык жана электролит чечүү тешикке коюлган эмес. Белгилөөлөр Ал математикага болгон кызыгуу эле. 3.

Себеби, качан азыркы агымдар "мен", жогорку күч-N-электрон жарым өткөргүч металл боюнча чечим чыккан эмес чечим келип, бул ашыкча энергия (Peltier жылуулук) клетканын тура керек.

клетканын аркылуу агып, анда электрохимиялык кубулуштардын бир учурда болушу мүмкүн. Клеткадагы экзотермик кабыл болсо, Peltier жылуулук клеткадагы бошотулган, ошондой эле барып, дагы ал эч жерде жок. Клеткадагы жооп болсо - endothermic, Peltier жылуулук endothermic күчүнө ордун толугу менен же жарым-жартылай, башкача айтканда, сезим продукт пайда болот. Бул мисалда, жалпы клетка кабыл: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endothermic, Peltier жылуулук (энергетика), Н2 O2 жана молекулаларды түзүү үчүн электроддорго түзүлөт. Демек, туура н-байланыш жарым өткөргүч / металлдар Peltier орто тандалып жылуулук кайрадан чөйрөгө бошотулган жок, суутек жана кычкылтек молекулаларынын химиялык энергияга түрүндө сакталат деп алуу. Албетте, тышкы чыңалуу булагы операция Сууну электролиз үчүн күйүп кетсе, анда бул учурда Peltier күчүнө эч кандай пайда алып келген, бирдей электроддорго учурда кичирээк болот ..

Карабастан электроддорго касиетине, Peltier учурдагы рүү аралап өтүп жатканда электролиз клетка өзү жылуулук өздөштүрө же пайда болот. жасалма статикалык шарттары Гиббс клеткалардын мүмкүн болуучу өзгөрүүсү [4, б. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S,

Δ H - клетканын энталпии өзгөртүү;

T - термодинамикалык температура;

Δ S - клетканын энтропия өзгөрүшү;

С = - T Δ S - Peltier клетканын жылуулук.

суутек-кычкылтек электрохимиялык клеткага Т = 298 (К), энталпии ΔHpr = өзгөртүү - 284,5 (кДж / Мол) [8-б. 120], Гиббс өзгөрүшү мүмкүн [4. а. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1,23 = - 237,3 (кДж / мол)

Z - молекуласынын күнүнө электрондордун саны;

F - сынуу дайыма;

E - EMF клетка.

ошондуктан

С пр = - T Δ S пр = Δ G ж.б. - Δ H ж.б. = - 237,3 + 47,2 = 284,5 (кДж / мол)> 0,

башкача айтканда, анын энтропияны жакшыртууну жана анын төмөндөшү, ал эми суутек-кычкылтек электрохимиялык клетка, Peltier чөйрөдө жылуулукту түзөт. Андан кийин, биздин мисалдагы тескери жол, суу электролиз, жылы, Peltier жылуулук С көрүнүш = - С-лы = - 47.3 (кДж / мол) электролит жана айлана-чөйрөгө чыгып кетиши керек.

Билдирет Р - оң н-байланыш жарым өткөргүч / металл боюнча айлана-чөйрөгө алынып Peltier жылуулук. жылуулук P> 0 клетканын тура керек, бирок, себеби, клетка endothermic кабыл суунун бузулуу (Δ H> 0), Peltier жылуулук P кабыл жылуулук күчүнө ордун толтуруу төмөнкүлөрдөн турат:

Δ G Гроу = (Δ H Гроу - N) + С көрүнүш                                                                        (1)

Апенди Q, электролит курамы гана көз каранды, анткени Бул инерттүү электроддорго менен электролиз клетканын өзгөчөлүгү жана н гана электрод материалдары боюнча көз каранды эмес.

Equation (1) Peltier P жана Peltier жылуулук көрүнүш С жылытуу, пайдалуу иш өндүрүшү бар экенин көрсөтүп турат. башкача айтканда, орто тартып Peltier жылуулук электролиз үчүн зарыл болгон тышкы электр булагы наркын төмөндөтөт. жылуулук орто пайдалуу ишти өндүрүү үчүн энергия булагы болгон жагдай, жайылышын мүнөздүү, ошондой эле көптөгөн электрохимиялык клеткалардын мындай элементтердин мисалдар [3, б көрсөтүлгөн. 248 - 249].

шилтемелер

1. Ачылары Ya. I. физикалык химия, албетте. Tutorial: ЖОЖдор үчүн. V 2-т. T.II. - 2-.. - М:. Химия, Кант, 1973. - 624-б.
2. Dashevskiy 3. М. Peltier таасири. // Дене Encyclopedia. 5 м. Т. III. Magneto - Poynting теоремасы. / Ch. Ред. A. M. Prohorov. Ред. саны. DM Alekseev, A. M. Балдин, AM Бру-Bruevich, A. Borovik-Romanov жана башкалар - М:.. Улуу орус Encyclopedia, 1992. - 672-б. - ISBN 5-85270-019-3 (3 м.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Конюшкин KS Дене химия. 2-китеп-жылы. Vol. 1. Заттын структурасы. Термодинамика: Proc. жогорку окуу жайлары үчүн окуу; KS Конюшкин, Н. К. Vorobev, I. .Удаалаш Godnev. - 3-м .. - М:. Жогорку. ап, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Конюшкин KS Дене химия. 2-китеп-жылы. Vol. 2. электрохимиянын. Химиялык кинетика жана катализаторлору: Proc. жогорку окуу жайлары үчүн окуу; KS Конюшкин, NK Андрюшко I. N. Godnev .Удаалаш. -3 ред., Аян - М:. Жогорку. ап, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Sivukhin DV жалпы аныкталды албетте. Tutorial: ЖОЖдор үчүн. 5 м. T.III. Электр энергиясы. - 4-ред, стереотиптер .. - М: FIZMATLIT. MIPT үйүн жарыяланганда, 2004. - 656-б. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 м.); 5-89155-086-5.
6. Тейджер А. Полимерлердин Дене химия. - М:. Химия, Moscow, 1968 - 536 б.
7. Vetter К. электрохимиялык кинетикалык Корр түзөтө орус басылмасынын жазуучунун толуктоолор менен немис тилинде, которулган. СССР Илимдер Тинатин академиясы. Kolotyrkin YM - М:. Химия, Moscow, 1967. - 856-б.
8. P. Аткинс Дене химия. 2 Кор. T.I., химия илимдеринин Бугай KP доктору англис тилине которулган - М:. Мир, Кант, 1980. - 580-б.