العمل المفيد من حرارة البيئة

الجزء 1. بعض المصطلحات والتعاريف.

والقوة الدافعة الكهربائية (EMF) هي لا يتجزأ الخارجي جزء حقل قوة تتألف من مصدر في الوقت الراهن ... قوة خارجية تعمل في الكهربائي الخلايا في الحدود بين بالكهرباء والأقطاب. وهي تعمل أيضا على الحدود بين اثنين من المعادن المختلفة وتحديد فرق الجهد الاتصال therebetween [5، ص. 193، 191]. كمية يقفز إمكانيات على جميع الأسطح من قسم الدائرة يساوي فرق الجهد بين الموصلات، وتقع في نهايات سلسلة، ويسمى كهرو القوة الدافعة الكهربية الدائرة موصل ... سلسلة تتألف فقط من الموصلات من النوع الأول تساوي القفزة المحتمل بين الأول وموصل الماضي في الاتصال بهم مباشرة (قانون فولتا) ... وإذا كانت الدائرة هي مفتوحة بشكل صحيح، والمجالات الكهرومغناطيسية هذه الدائرة هي صفر. لتصحيح الموصلات الدائرة المفتوحة، التي تضم بالكهرباء واحد على الأقل، فولت القانون المعمول ... من الواضح، إلا الدائرة موصل تضم موصل واحد على الأقل من النوع الثاني هي الخلايا الكهروكيميائية (أو سلاسل العناصر الكهروكيميائية) [1، ص. 490-491].

Polyelectrolytes هي البوليمرات قادرة على النأي إلى أيونات في الحل، وبالتالي في نفس جزيء، وعدد كبير من الرسوم ... polyelectrolytes عبر ربط (التبادل الأيوني، المتكررة راتنج التبادل الأيوني) لا تذوب، تنتفخ فقط، مع الإبقاء على القدرة على فصل [6، ص. 320-321]. Polyelectrolytes تنفصل إلى macroion سالبة الشحنة وتسمى أيونات H + polyacids ويتفكك إلى أيونات موجبة الشحنة وOH- macroion دعا poliosnovaniyami.

دونان إمكانية التوازن هو فرق الجهد الذي يحدث على الحدود بين مرحلة الشوارد اثنين إذا هذا الحد ليست قابلة للاختراق لجميع الأيونات. قد يكون سبب حدود الكتامة لبعض الأيونات، على سبيل المثال، فإن وجود أغشية ذات مسامات ضيقة جدا والتي هي سالكة للجسيمات فوق حجم معين. النفاذية الانتقائية واجهة يحدث وإذا كان أي الأيونات مرتبطة بقوة إلى واحدة من المراحل التي تترك عموما لا يمكن. بالضبط تتصرف راتنجات التبادل الأيوني الأيونية، أو مجموعة التبادل الأيوني السندات homopolar في شعرية الجزيئية أو مصفوفة ثابتة. الحل، ويجري داخل هذه الأشكال المصفوفات معا معها مرحلة واحدة. حل، وتقع خارج، - ثاني [7. 77].

طبقة مزدوجة الكهربائية (EDL) يحدث في واجهة مرحلتي مجموعة من الطبقات المشحونة معاكس التخلص منها على مسافة معينة من بعضها البعض [7. 96].

بلتيير تأثير هذه العزلة أو امتصاص الحرارة في اتصال من اثنين من الموصلات مختلفة تبعا لاتجاه التيار الكهربائي التي تتدفق من خلال الاتصال [2، ص. 552].

الجزء 2: استخدام وسيلة الحرارة في التحليل الكهربائي للماء.

النظر في آلية حدوث الدائرة من خلية كهروكيميائية (عنصر فيما بعد)، كما هو موضح في الشكل تخطيطي. 1، والمزيد من المجالات الكهرومغناطيسية نظرا إلى اختلاف اتصال داخلي محتمل (PKK) وتأثير دونان (وصف موجز لماهية تأثير دونان، تقدم حزب العمال الكردستاني الداخلي وما يرتبط بها من حرارة بلتيير في الجزء الثالث من هذه المادة).

التين. 1. تمثيل تخطيطي لخلية كهروكيميائية: 1 - يتم الاتصال القطب السالب بمحلول مكون من 3، وتفاعل الاختزال الكهروكيميائي من الكاتيونات بالكهرباء تحدث على سطحه، مصنوعة من خامل كيميائيا مخدر بشدة ن أشباه الموصلات. جزء من القطب السالب توصيله بمصدر جهد خارجي، مطلي. 2 - يتم الاتصال الأنود بمحلول مكون من 4، على سطح تحدث عنها تفاعل الأكسدة الكهروكيميائية من الأنيونات بالكهرباء، مصنوعة من خامل كيميائيا مخدر بشدة ف أشباه الموصلات. جزء من القطب الموجب توصيله بمصدر جهد خارجي، مطلي. 3 - مساحة القطب السالب، حل متضاعف الكتروليتي، عدم الربط في الماء في macroion R- سلبا تهمة وcounterions موجبة الشحنة K + صغير (في المثال الحالي هو أيون الهيدروجين H +)؛ 4 - الأنود حل مقصورة متضاعف الكتروليتي في الماء النأي إلى macroion R + موجبة الشحنة وcounterions سالبة الشحنة A- صغيرة (في هذا المثال هو هيدروكسيد أيونات OH-)؛ 5 - الغشاء (الحجاب الحاجز)، غير كتيمة إلى الجزيئات (macroion) polyelectrolytes، ولكن قابلة للاختراق تماما لcounterions صغيرة K +، A- وجزيئات الماء مساحة مشتركة 3 و 4؛ Evnesh - مصدر جهد خارجي.

المجالات الكهرومغناطيسية بواسطة تأثير دونان

من أجل الوضوح، يتم تحديد بالكهرباء من مساحة القطب السالب (3، الشكل 1). محلول مائي متعدد الأحماض (R-H +)، بالكهرباء والأنود (4، الشكل 1.) - poliosnovaniya مائي (R + OH-). ونتيجة لpolyacids التفكك في حجرة الكاثود، بالقرب من سطح الكاثود (1، الشكل 1)، وهناك تركيز متزايد من H + الأيونات. شحنة موجبة الظهور على مقربة من سطح الكاثود لا يتم تعويض سالبة الشحنة macroions R-، منذ أنها لا يمكن أن تأتي على مقربة من سطح الكاثود نظرا لحجمها ووجود جو الأيونية الموجبة الشحنة (لمزيد من التفاصيل انظر. الوصف دونان تأثير في الملحق №1 من الجزء الثالث من هذه المادة). وهكذا، فإن الطبقة الحدودية حل على اتصال مباشر مع سطح الكاثود لها شحنة موجبة. ونتيجة لذلك، لمحة تعريفية كهرباء على سطح الكاثود، متجاورة مع الحل، هناك شحنة سالبة للإلكترونات التوصيل. أي في واجهة بين سطح الكاثود وحل DES يحدث. مجال DES يدفع الإلكترونات من القطب السالب - إلى الحل.

وبالمثل، على الأنود (2، الشكل 1)، وطبقة الحدود من الحل في قسم الأنود (4، الشكل 1) على اتصال مباشر مع سطح القطب الموجب له شحنة سالبة، وعلى سطح القطب الموجب، متجاورة مع الحل، هناك شحنة موجبة. أي في واجهة بين سطح القطب الموجب والحل أيضا يحدث DES. مجال DES يدفع الإلكترونات من الحل - أنود.

وهكذا، فإن مجال DES في واجهات من الكاثود والأنود مع الحل، بدعم الحراري حل أيون نشرها، هما مصدر القوة الدافعة الكهربائية الداخلية، التي تعمل بالتنسيق مع مصدر خارجي، أي، دفع الشحنات السالبة في حلقة عكس اتجاه عقارب الساعة.

polyacids التفكك poliosnovaniya وأيضا يسبب الانتشار الحراري من خلال غشاء (5، الشكل 1) H + الأيونات من الفضاء الكاثودية - إلى القطب الموجب، وأيونات OH- من الأنود - القطب السالب. Macroion R + وR- polyelectrolytes لا يمكن أن تتحرك من خلال الغشاء، لذلك من الفضاء الكاثود هناك شحنة سالبة الزائد، ومن الفضاء انوديك - على شحنة موجبة الزائد، أي، هناك DPP آخر بسبب تأثير دونان. وبالتالي، يحدث الغشاء أيضا داخل المجالات الكهرومغناطيسية، التي تعمل بالتنسيق مع مصدر خارجي للنشر الحرارة والحفاظ على حل الأيونات.

في هذا المثال، يمكن أن الجهد عبر الغشاء تصل إلى 0.83 فولت، كما وهذا يتوافق مع تغيير في إمكانات القطب الهيدروجين القياسي من - ،83-0 فولت في الانتقال من وسط قلوي في قسم الأنود البيئة الحمضية مقصورة الكاثود. لمزيد من التفاصيل، انظر. وفي الملحق №1 من الجزء الثالث من هذه المادة.

المجالات الكهرومغناطيسية حزب العمال الكردستاني من الداخل

القوة الدافعة الكهربية العنصر ويحدث ذلك، بما في ذلك في القطب الموجب والسالب الاتصال أشباه الموصلات لقطع معدنية الذين يعملون لتوصيل مصدر الجهد الخارجي. هذه القوة الدافعة الكهربائية بسبب حزب العمال الكردستاني الداخلي. IF الداخلية لا يخلق، وعلى النقيض من حقل خارجي في الفضاء المحيط الموصلات الاتصال، أي فإنه لا يؤثر على حركة الجسيمات المشحونة خارج الموصلات. البناء ن أشباه الموصلات / المعادن / ف أشباه الموصلات هو معروف بما فيه الكفاية، ويستخدم، على سبيل المثال، الحرارية وحدة بلتيير. حجم القوة الدافعة الكهربية هذا الهيكل في درجة حرارة الغرفة يمكن أن تصل إلى القيم من أجل من 0،4-0،6 فولت [5، ص. 459؛ 2، ص. 552]. وتوجه الحقول في الاتصالات في مثل هذه الطريقة أنها دفع الإلكترونات عكس اتجاه عقارب الساعة في حلقة، أي العمل بالتنسيق مع مصدر خارجي. الإلكترونات رفع مستوى الطاقة في المتوسط امتصاص الحرارة من بلتيير.

الداخلية IF الناشئة بسبب انتشار الإلكترونات في مناطق التماس من الأقطاب والحل، على العكس من ذلك، يدفع الإلكترونات في اتجاه عقارب الساعة في الحلقة. أي يجب تخصيص حركة الإلكترونات في العنصر عكس اتجاه عقارب الساعة في هذه الاتصالات بلتيير الحرارة. ولكن ل ويرافق نقل الإلكترونات من القطب السالب إلى الحل والحل في الأنود بالضرورة رد فعل ماص للحرارة توليد الهيدروجين والأكسجين، لا يتم تحرير حرارة بلتيير في المتوسط، وليس للحد من تأثير ماص للحرارة، أي مثل "الحفاظ" في المحتوى الحراري تشكيل الهيدروجين والأكسجين. لمزيد من التفاصيل، انظر. وفي الملحق №2 الجزء الثالث من هذه المادة.

ناقلات (الإلكترونات والأيونات) تتحرك في دائرة العنصر ليس مسارات مغلقة، اي تهمة في العنصر لا يتحرك في دائرة مغلقة. كل الأنود الإلكترون الحصول عليها من الحل (في سياق أكسدة أيونات OH- لجزيئات الأوكسجين)، ومرت من خلال دائرة خارجية إلى الكاثود، وتتطاير مع جزيئات الهيدروجين (في عملية الانتعاش من أيونات H +). أيونات OH- بالمثل وH + لا تتحرك في دائرة مغلقة، ولكن فقط إلى القطب المقابل، ثم تتبخر في شكل جزيئات الهيدروجين والأكسجين. أي والأيونات والإلكترونات كل تتحرك في بيئتها في مجال المتسارع للDES، ونهاية المسار، وعندما تصل إلى سطح القطب يتم الجمع في الجزيء، وتحويل كامل المخزنة للطاقة - طاقة الرابطة الكيميائية، والخروج من حلقة!

كل من مصادر داخلية من المجالات الكهرومغناطيسية عنصر، والحد من تكاليف مصدر خارجي للالتحليل الكهربائي للماء. وهكذا، فإن حرارة المحيط امتصاص العناصر أثناء عملها للحفاظ على نشر DES، هو خفض تكلفة مصدر خارجي، أي، لأنه يزيد من كفاءة التحليل الكهربائي.

التحليل الكهربائي للماء بدون أي مصدر خارجي.

في مراجعة العمليات التي تحدث في العنصر هو مبين في الشكل. 1، لا تؤخذ على المعلمات مصدر الخارجية في الاعتبار. لنفترض أن المقاومة الداخلية تساوي طريق والجهد من 0. هذا Evnesh وقلل أقطاب عنصر لحمولة السلبي (انظر الشكل 5). في هذه الحالة، فإن اتجاه وحجم الحقول DES الناشئة في الواجهة في عناصر لا تزال هي نفسها.

التين. 5. بدلا من ذلك Evnesh (الشكل 1) بما في ذلك RL تحميل السلبي.

تحديد شروط تدفق التيار من تلقاء أنفسهم في هذا العنصر. تغيير إمكانية جيبس، وفقا للمعادلة (1) من المرفق №1 من الجزء الثالث من هذه المادة:

Δ G آر = (Δ H آر - ن) + Q وزارة الدفاع

إذا P> Δ H + Q وزارة الدفاع وزارة الدفاع = 284،5-47،2 = 237.3 (جول / مول) = 1.23 (فولت / جزيء)

وصول Δ G <0 وعملية عفوية ممكنة.

وسوف ننظر أيضا أن يحدث رد فعل عناصر توليد الهيدروجين في الوسط الحمضي (إمكانات القطب من 0 فولت)، والأكسجين في (إمكانات الكهربائي من 0.4 فولت) قلوية. هذه الإمكانيات الكهربائي يوفر غشاء (5، الشكل 5)، والجهد الذي ينبغي أن يكون 0.83 فولت. أي يتم تقليل الطاقة اللازمة لتشكيل الهيدروجين والأكسجين بنسبة 0.83 (فولت / جزيء). ثم شرط إمكانية عملية عفوية بما يلي:

P> 1،23-0،83 = 0.4 (فولت / جزيء) = 77.2 (جول / مول) (2)

نجد أن حاجز الطاقة من الهيدروجين والأكسجين جزيئات يمكن تجنبها ودون استخدام مصدر جهد خارجي. أي حتى في ن = 0.4 (فولت / جزيء)، أي عندما القطب الداخلية HPDC 0.4 فولت، وسوف يكون العنصر في حالة توازن ديناميكي، وأي (حتى الصغيرة) تغير الظروف التوازن يسبب التيار في الدائرة.

عقبة أخرى أمام ردود الفعل في الأقطاب هي طاقة التنشيط، ولكن يتم التخلص من قبل تأثير النفق، التي تنشأ نتيجة لصغر حجم الفجوة بين الأقطاب والحل [7، ص. 147-149].

وهكذا، على أساس اعتبارات الطاقة، فإننا نستنتج أن التيار عفوية في العنصر هو مبين في الشكل. 5، فمن الممكن. ولكن ما الأسباب المادية يمكن أن يسبب هذا التيار؟ وفيما يلي قائمة هذه الأسباب:

1. احتمال انتقال الإلكترونات من القطب السالب إلى حل أعلى من احتمال الانتقال من الأنود إلى الحل، منذ ن أشباه الموصلات الكاثود لديه الكثير من الإلكترونات الحرة مع ارتفاع مستوى الطاقة، والأنود ف أشباه الموصلات - فقط "الثقوب"، وهذه "الثقوب" وصلت إلى مستوى الطاقة أقل من إلكترونات الكاثود.

2. ويدعم هذا الغشاء في الفضاء الكاثود من بيئة حمضية، وفي الأنود - قلوية. في حالة أقطاب خاملة، وهذا يؤدي إلى حقيقة أن إمكانية الكاثود القطب تصبح أكبر من القطب الموجب. ونتيجة لذلك، يجب أن الإلكترونات تتحرك من خلال دائرة خارجية من الأنود إلى الكاثود.

3. تهمة سطح الحلول متضاعف الكتروليتي الناشئة بسبب تأثير دونان، ويخلق في القطب مجال حل / مثل أن الحقل عند الكاثود يعزز العائد الإلكترون من القطب السالب إلى الحل، وحقل عند المصعد - دخول الإلكترون في الأنود من الحل.

4. التوازن إلى الأمام وعكس ردود الفعل في الأقطاب (التيارات الصرف) يميل تجاه H + أيونات ردود الفعل الاختزال المباشر عند الكاثود وأكسدة أيونات OH- عند المصعد، منذ تكون مصحوبة تشكيل الغاز (H2 و O2) قادرة على ترك بسهولة منطقة تفاعل (مبدأ انزياح التوازن).

التجارب.

التقييم الكمي للالجهد عبر تحميل من تأثير دونان، تم إجراء تجربة فيه العنصر الكاثود تتكون من الكربون المنشط مع الجرافيت القطب الكهربائي الخارجي وأنود - خليط من الكربون المنشط وراتنج أنيون AB-17-8 مع الجرافيت القطب الكهربائي الخارجي. يتم فصل محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي، الأنود والكاثود المساحات من قبل شعر اصطناعي - بالكهرباء. على الأقطاب الخارجية المفتوحة لهذا العنصر كان الجهد نحو 50 بالسيارات. عند الاتصال إلى عنصر من الحمولة الخارجية 10 أوم ثابت الحالي البالغ نحو 500 microamps. عندما زادت زيادة درجة الحرارة المحيطة 20-30 0C الجهد الكهربائي الخارجي إلى 54 فولت. زيادة الجهد في درجة حرارة الغرفة تؤكد أن مصدر القوة الدافعة الكهربائية هو نشر، أي الحركة الحرارية للجزيئات.

التقييم الكمي للالجهد عبر تحميل من HPDC الداخلية التجربة المعادن / أشباه الموصلات وأجريت فيه الكاثود الخلية يتكون من مسحوق الجرافيت الاصطناعية مع الجرافيت القطب الكهربائي الخارجي وأنود - مسحوق كربيد البورون (B4C، ف أشباه الموصلات) مع الجرافيت القطب الكهربائي الخارجي. يتم فصل محلول هيدروكسيد الصوديوم المائي، الأنود والكاثود المساحات من قبل شعر اصطناعي - بالكهرباء. على أقطاب خارجية مفتوحة من الجهد العنصر كان حوالي 150 بالسيارات. عند توصيل الحمولة الخارجية إلى العنصر 50 kOhm الجهد انخفض إلى 35 فولت، مثل انخفاض الجهد القوي نظرا لانخفاض كربيد البورون الجوهرية، ونتيجة لذلك، فإن ارتفاع عنصر المقاومة الداخلية. لا يجرى التحقيق الجهد مقابل درجة الحرارة لعنصر من هذا الهيكل بها. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن لأشباه الموصلات، وهذا يتوقف على التركيب الكيميائي لها، ودرجة من المنشطات وغيرها من الممتلكات، والتغير في درجة الحرارة بطرق مختلفة يمكن أن تؤثر على مستوى فيرمي بها. أي تأثير درجة الحرارة على القوة الدافعة الكهربائية عنصر (زيادة أو نقصان)، في هذه الحالة يعتمد على المواد المستخدمة، لذلك هذه ليست التجربة الاسترشادية.

في هذه المرحلة استمرت تجربة أخرى التي يتم فيها الكاثود خلية من خليط من مسحوق الكربون المنشط وKU-2-8 مع القطب الفولاذ المقاوم للصدأ الخارجي والأنود من خليط من مسحوق الكربون المنشط وراتنج أنيون AB-17-8 إلى القطب الخارجي من الفولاذ المقاوم للصدأ. بالكهرباء - محلول مائي من كلوريد الصوديوم، ورأى تكون مفصولة الاصطناعية المساحات الأنود والكاثود. الأقطاب الخارجية لهذا العنصر مع أكتوبر 2011 قادرة على الدارة القصيرة مقياس التيار الكهربائي السلبي. الحالي مما يدل على مقياس التيار الكهربائي، عن بعد بدوره اليوم، انخفضت بنسبة 1 مللي أمبير - ما يصل إلى 100 MKA (وهو على ما يبدو بسبب الاستقطاب من الأقطاب الكهربائية)، ومنذ ذلك الحين أكثر من عام لا يتغير.

في التجارب العملية المذكورة أعلاه في اتصال مع المواد صعوبة الوصول نتائج أكثر فعالية التي تم الحصول عليها أقل بكثير من الممكن من الناحية النظرية. وبالإضافة إلى ذلك، أن ندرك أن جزءا من مجموع القوة الدافعة الكهربائية الداخلية عنصر المستهلكة دائما للحفاظ على رد فعل القطب (إنتاج الهيدروجين والاوكسجين) والتي لا يمكن قياسها في الدائرة الخارجية.

الاستنتاج.

وتلخيصا، يمكننا أن نستنتج أن طبيعة تسمح لنا لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة مفيدة أو العمل، في حين تستخدم كبيئة "سخان" وعدم وجود "الثلاجة". وبالتالي تأثير دونان والداخلية IF تحويل الطاقة الحرارية من الجسيمات المشحونة في الكهربائية طاقة الحقل يتم تحويل DEL والحرارة رد فعل ماص للحرارة إلى طاقة كيميائية.

يعتبر عنصر الاتصال يستهلك الحرارة من المتوسط والمياه، ويخصص الطاقة الكهربائية والهيدروجين والأكسجين! وعلاوة على ذلك، فإن عملية استهلاك الطاقة واستخدام الهيدروجين كوقود، والمياه ترجع إلى متوسطة الحرارة!

الجزء 3 من المرفق.

ومواصلة مناقشة هذا الجزء دونان تأثير التوازن، في تقاطع الداخلي HPDC المعادن / أشباه الموصلات والحرارة بلتيير على تفاعلات الأكسدة والاختزال وإمكانات الكهربائي في العنصر.

دونان إمكانية (الملحق №1)

النظر في آلية حدوث إمكانات دونان لمتضاعف الكتروليتي. بعد بدء counterions التفكك متضاعف الكتروليتي لها الصغيرة، عن طريق الانتشار، وترك حجم من جزيء المحتلة. ومن المقرر أن زيادة التركيز في الجزء الأكبر من جزيء نشر الاتجاه من counterions الصغيرة الجزيئات حجم متضاعف الكتروليتي في المذيب بالمقارنة مع بقية من الحل. وعلاوة على ذلك، إذا، على سبيل المثال، يتم تحميل counterions صغيرة سلبا، وهذا يؤدي إلى أن الجزء الداخلي من جزيء وموجبة، والحل هو متاخم لحجم جزيء - سلبي. أي حول حجم macroion موجبة الشحنة، وهناك نوع من "جو أيون" العداد الأيونات الصغيرة - سالبة الشحنة. يحدث إنهاء النمو الأيونية تهمة الجو عندما الحقل الكهربائي بين الغلاف الجوي macroion حجم أيون وأرصدة نشر الحراري للcounterions الصغيرة. فرق الجهد التوازن الناتج بين الغلاف الجوي وmacroions الأيونية هو دونان المحتملة. يشار دونان إمكانات أيضا باسم غشاء المحتملة، ل يحدث وضع مماثل على غشاء نصف نافذ، على سبيل المثال، عندما يفصل حل بالكهرباء التي لديها أيونات من نوعين - قادرة وغير قادرة على تمرير therethrough المذيب النقي.

يمكن اعتبار دونان المحتملة باعتبارها قضية الحد من إمكانية نشرها، عندما تنقل واحدة من أيونات (في هذه الحالة macroion) هو صفر. ثم، وفقا ل[1، ص. 535]، مع المسؤول عن مكافحة يساوي واحد:

E = د (RT / F) سطر ( A1 / A2)، حيث

إد - دونان المحتملة؛

R - عالمي ثابت الغاز.

T - درجة الحرارة الحرارية.

F - ثابت فاراداي.

A1، A2 - مكافحة النشاط في مراحل الاتصال.

في هذا العضو، حيث غشاء يفصل حلول poliosnovaniya (الرقم الهيدروجيني = جي 1 = 14)، ومتعدد الأحماض (الرقم الهيدروجيني = إل جي 2 = 0)، دونان إمكانات عبر الغشاء في درجة حرارة الغرفة (T = 300 0 K) ستكون كما يلي:

E = د (RT / F) (إل جي في 1 - إل جي 2) سطر (10) = (8.3 * 300/96500) * (14-0) * سطر (10) = 0.83 فولت

دونان الزيادات المحتملة في تتناسب تناسبا طرديا مع درجة الحرارة. للنشر في خلية كهروكيميائية بلتيير الحرارة هي المصدر الوحيد لإنتاج عمل مفيد، فإنه ليس من المستغرب أن هذه العناصر EMF يزيد مع زيادة درجة الحرارة. في الخلية نشر لإنتاج العمل، يؤخذ بلتيير الحرارة دائما من البيئة. عندما شكلت التدفقات الحالية من خلال مؤسسة كهرباء لبنان دونان الواقع، في اتجاه وتزامن ذلك مع الاتجاه الايجابي للمجال DES (أي عندما يكون مجال DES يقوم بالعمل الإيجابي)، يمتص الحرارة من البيئة لإنتاج هذه الورقة.

لكن العنصر نشر هو التغير المستمر وأحادي الاتجاه في تركيز أيون، الأمر الذي يؤدي في نهاية المطاف إلى تحقيق تكافؤ التركيز ووقف توجه نشرها، على عكس التوازن دونان، حيث، في حالة حدوث تسرب quasistatic تركيز أيون التيارات، ومرة واحدة بعد أن وصلت قيمة معينة، لم يتغير .

التين. 2 يبين الرسم البياني للإمكانات الأكسدة من ردود الفعل من الهيدروجين والأكسجين عند تغيير الحموضة من الحل. يظهر على الرسم البياني أن إمكانات الكهربائي لتشكيل رد فعل الأكسجين في حالة عدم وجود أيونات OH- (1.23 فولت في بيئة حمضية) مختلفة من نفس الإمكانيات في تركيز عال (0.4 فولت في وسط قلوي) في 0.83 فولت. وبالمثل، فإن إمكانات الكهربائي من رد فعل تشكيل الهيدروجين في غياب H + (-0.83 فولت في وسط قلوي) مختلفة من نفس الإمكانيات في تركيز عال (0 V في وسط حامضي)، وأيضا في 0.83 فولت [4. 66-67]. أي مطلوب من الواضح أن 0.83 فولت من أجل الحصول على نسبة عالية من الماء في أيونات منها. وهذا يعني أن 0.83 فولت مطلوب لكتلة من التفكك محايد من جزيئات الماء إلى H + وأيونات OH-. وهكذا، إذا يتم اعتماد الغشاء في منطقتنا عنصر الفضاء الكاثود الوسط الحمضي والقلوي في انوديك، يمكن أن تصل إلى الجهد فولت لها DEL 0.83، والتي هي في اتفاق جيد مع الحسابات النظرية قدمت في وقت سابق. يوفر هذا الجهد مساحة الموصلية عالية DES الغشاء تفكك الماء إلى أيونات داخلها.

التين. 2. مخطط إمكانات رد فعل الأكسدة

التحلل من الماء، وأيونات + H وOH- الى الهيدروجين والاوكسجين.

IF وبلتيير الحرارة (الملحق №2)

"إن سبب تأثير بلتيير هو أن متوسط الطاقة من حاملات الشحنة (للإلكترونات الوضوح) تشارك في التوصيل الكهربائي في الموصلات مختلفة من مختلف ... في الانتقال من موصل واحد إلى آخر الإلكترون أو تنقل الزائدة شبكة الكهرباء أو تكملة نقص الطاقة على نفقتها (اعتمادا على الاتجاه الحالي).

التين. 3. تأثير بلتيير على المعدن الاتصال وN- أشباه الموصلات: ԐF - مستوى فيرمي. ԐC - الجزء السفلي من نطاق التوصيل من أشباه الموصلات. ԐV - عصابة التكافؤ. I - الاتجاه الإيجابي للتيار. الدوائر مع السهام أظهرت تخطيطي الإلكترونات.

في الحالة الأولى بالقرب من الاتصال يتم تحريرها، والثانية - ما يسمى استيعابها .. بلتيير الحرارة. على سبيل المثال، على أشباه الموصلات الاتصال - المعادن (الشكل 3) طاقة الإلكترونات التي تمر من نوع ن أشباه الموصلات إلى معدن (من اليسار اللمس) هو أعلى بكثير من ԐF طاقة فيرمي. ولذلك، فإنها تنتهك التوازن الحراري في المعدن. يتم استعادة التوازن نتيجة اصطدام، التي thermalized الإلكترونات، وإعطاء البلورية الطاقة الزائدة. الشبكة. المعدن أشباه الموصلات (مسة الحق) يمكن أن تمر فقط الإلكترونات الأكثر طاقة، لذلك يبرد هذا الغاز الإلكترون في المعدن. على استعادة توازن توزيع شعرية استهلاك الطاقة التذبذب "[2، ص. 552].

الاتصال الوضع المعادن / ف أشباه الموصلات مشابه. لأن ف التوصيل الثقوب أشباه الموصلات تقدم الفرقة التكافؤ الذي هو دون مستوى فيرمي، ثم اتصال وسيتم تبريد، التي تتدفق الإلكترونات من أشباه الموصلات ف لهذا المعدن. بلتيير الحرارة المنطلقة أو الممتصة عن طريق الاتصال من اثنين من الموصلات، ويرجع ذلك إلى إنتاج سلبية أو إيجابية من IF الداخلي.

وشملت في فجوة الاتصال اليسرى (الشكل 3)، الذي تخصيص بلتيير الحرارة، وخلية التحليل الكهربائي، على سبيل المثال، محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم (الشكل 4) وأشباه الموصلات المعدنية ون فليكن خامل كيميائيا.

التين. 4. الاتصال الأيسر ن أشباه الموصلات والمعادن مفتوح ووضعها في فجوة من حل بالكهرباء. التسميات هي نفسها كما في الشكل. 3.

لأنه عندما التدفقات الحالية «أنا»، وأشباه الموصلات ن الإلكترونات في طاقة أعلى تصل الحل من الخروج من الحل في المعدن، هذه الطاقة الزائدة (حرارة بلتيير) يجب أن يقف في الخلية.

الحالي من خلال خلية قد تكون مجرد حالة حدوث تسرب فيه ردود فعل الكهروكيميائية. إذا كان تفاعل طارد للحرارة في الخلية، يتم تحرير حرارة بلتيير في الخلية، كما أكثر ديها مكان تذهب إليه. إذا كان رد الفعل في الخلية - ماص للحرارة، والحرارة بلتيير هي كليا أو جزئيا للتعويض عن تأثير ماص للحرارة، أي لتشكيل ناتج التفاعل. في هذا المثال، فإن مجموع رد فعل الخلايا: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - ماص للحرارة، وبالتالي فإن الحرارة (الطاقة) من بلتيير هو خلق الجزيئات وH2 O2، تتشكل على الأقطاب. وبالتالي، فإننا الحصول على تلك الحرارة من بلتيير مختارة في المتوسط في حق ن الاتصال أشباه الموصلات / معدن لا يتم تحرير مرة أخرى في البيئة، ويتم تخزينه في شكل طاقة كيميائية من الهيدروجين والأكسجين جزيئات. ومن الواضح أن تستهلك هذه العملية من مصدر التيار الكهربائي الخارجي للالتحليل الكهربائي للماء، في هذه الحالة سوف يكون أصغر مما كانت عليه في حالة من الأقطاب الكهربائية مماثلة دون أن تسفر عن وقوع تأثير بلتيير ..

بغض النظر عن خصائص الأقطاب، وخلية التحليل الكهربائي نفسها يمكن أن تمتص أو توليد الحرارة عندما تمر عبر بها الحالي بلتيير. الظروف شبه ثابت، وتغيير محتمل للخلايا جيبس [4، ص. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S، حيث

Δ H - تغيير في المحتوى الحراري للخلية.

T - درجة الحرارة الحرارية.

Δ S - تغيير في الكون من الخلية؛

Q = - T Δ S - حرارة الخلية بلتيير.

لخلية كهروكيميائية الهيدروجين والأوكسجين في T = 298 (K)، والتغير في المحتوى الحراري ΔHpr = - 284.5 (جول / مول) [8، ص. 120]، وتغيير في جيبس المحتمل [4. أ. 60]:

ΔGpr = - = ZFE 2 * 96485 * 1.23 = - 237.3 (جول / مول)، حيث

ض - عدد الإلكترونات في الجزيء.

F - ثابت فاراداي.

E - القوة الدافعة الكهربائية الخلية.

ول

Q افي = - T Δ S افي = Δ G الخ - Δ H الخ = - 237.3 + 47.2 = 284.5 (جول / مول)> 0،

أي الهيدروجين والأوكسجين خلية كهروكيميائية يولد حرارة في بيئة بلتيير، مع تحسين الكون وخفض لها. ثم، في عملية عكسية، التحليل الكهربائي للماء، كما هو الحال في مثالنا، بلتيير الحرارة Q زارة الدفاع = - Q افي = - 47.3 (جول / مول) من بالكهرباء سيتم استيعابها من البيئة.

دلالة P - بلتيير الحرارة المأخوذة من البيئة في حق ن الاتصال أشباه الموصلات / المعدنية. الحرارة P> 0 يجب أن يقف في الخلية، ولكن ل التحلل من الماء في الخلية رد فعل ماص للحرارة (Δ H> 0)، وبلتيير الحرارة P هي للتعويض عن التأثير الحراري للتفاعل:

Δ G آر = (Δ H آر - ن) + Q وزارة الدفاع                                                                        (1)

وزارة الدفاع Q يعتمد فقط على تكوين المنحل بالكهرباء، ومنذ بل هو سمة من خلية التحليل الكهربائي مع أقطاب خاملة، و n تعتمد فقط على المواد الكهربائي.

المعادلة (1) يدل على أن حرارة بلتيير P وبلتيير الحرارة وزارة الدفاع Q، هي إنتاج عمل مفيد. أي بلتيير الحرارة التي اتخذت بعيدا عن المتوسط يقلل من تكلفة مصدر الطاقة الخارجية اللازمة لالكهربائي. والحالة التي يكون فيها متوسط الحرارة هو مصدر الطاقة لإنتاج عمل مفيد، هو سمة من نشرها، فضلا عن العديد من الخلايا الكهروكيميائية، وتظهر أمثلة هذه العناصر في [3، ص. 248-249].

مراجع

1. غيراسيموف يا. I. مسار الكيمياء الفيزيائية. البرنامج التعليمي: بالنسبة للجامعات. V 2 ر. T.II. - الطبعة 2ND .. - M: الكيمياء، موسكو، 1973. - 624 ص.
2. Dashevskiy 3. M بيلتير تأثير. // موسوعة المادية. في 5 أمتار. T. III. مغناطيسي - بوينتنج نظرية. / الفصل. إد. A. M. Prohorov. إد. العد. دم أليكسيف، A. M. Baldin، AM Bonch-Bruevich، A. بوروفيك-رومانوف وغيرها - M:. الموسوعة الروسية العظمى، 1992. - 672 ص. - ISBN 5-85270-019-3 (3 م)؛ ISBN 5-85270-034-7.
3. كراسنوف KS الكيمياء الفيزيائية. في 2 الكتب. المجلد. 1. بنية المادة. الديناميكا الحرارية: بروك. للمدارس الثانوية. KS كراسنوف، N. K. فوروبيف، I. آخرون Godnev - 3rd الطبعه .. - M: العالي. أسبوع، 2001. - 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. كراسنوف KS الكيمياء الفيزيائية. في 2 الكتب. المجلد. 2. كهربية. حركية الكيميائية والحفز: بروك. للمدارس الثانوية. KS كراسنوف، NK فوروبيوف I. N. Godnev آخرون -3 الطبعه، القس - M: العالي. أسبوع، 2001. - 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. بالطبع Sivukhin DV العام للفيزياء. البرنامج التعليمي: بالنسبة للجامعات. في 5 أمتار. T.III. الكهرباء. - إد 4TH والصور النمطية .. - M: FIZMATLIT؛ دار نشر من MIPT، 2004. - 656 ص. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 م)؛ 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. الكيمياء الفيزيائية للبوليمرات. - M: الكيمياء، موسكو، 1968. - 536 ص.
7. حركية فيتر K. الكهروكيميائية، وترجم من اللغة الألمانية مع التعديلات المؤلف للطبعة الروسية، الذي حرره كور. أكاديمية العلوم السوفياتية أ. Kolotyrkin YM - M: الكيمياء، موسكو، 1967. - 856 ص.
8. P. أتكينز الكيمياء الفيزيائية. في 2 ضد T.I.، وترجم من اللغة الانجليزية للدكتوراه في العلوم الكيميائية الغنائم KP - M: مير، موسكو، 1980. - 580 ص.