Ətraf istilik Faydalı İş

Part 1. Bəzi terminlər və anlayışlar.

electromotive güc (EMF) cari mənbə ... xarici güc elektrolit və elektrodlar arasında sərhədləri hüceyrələri electroplating fəaliyyət göstərən ibarət tərkib xarici qüvvə sahəsində hissəsidir. Onlar həmçinin iki müxtəlif metallar arasında sərhəd fəaliyyət və [5 therebetween əlaqə potensial fərq p müəyyən edir. 193, 191]. Məbləğ circuit bölməsinin bütün səthlərə potensialı zəncirvari ucunda yerləşən dirijorlar arasında potensial fərq bərabərdir atlamalar və electromotive güc EMF dirijor circuit adlanır ... yalnız ilk növ dirijorların ibarət zəncir ilk və birbaşa onlara (Volta hüquq) müraciət ... circuit düzgün açıq olduqda, EMF son dirijor arasında potensial jump bərabərdir bu circuit sıfır. ən azı bir elektrolit, tətbiq hüquq volt ... Aydındır ki, ikinci növ azı bir dirijor ibarət yalnız dirijor circuit elektrokimyəvi hüceyrələri (və ya zəncir elektrokimyəvi elementləri) var [1, s daxildir açıq circuit dirijor, düzəltmək üçün. 490 - 491].

Polyelectrolytes beləliklə eyni macromolecule da ittihamlar ... crosslinked polyelectrolytes (ion mübadiləsi, təkrarlanan bir çox sayda həll ionlarının daxil dissociating bilən polimer olan ion mübadiləsi qatran) ayırmaq imkanı [6, s saxlamaqla həll etmir, yalnız, şişmək. 320 - 321]. Polyelectrolytes mənfi ittiham macroion daxil ayırmaq və H + ionları polyacids çağırıb poliosnovaniyami adlı müsbət yüklü ionların və OH- macroion daxil dissociates olunur.

Donnan tarazlıq potensial bu limit bütün ionlarının üçün keçirici deyil iki elektron arasında faza sərhəd baş verir potensial fərqdir. bəzi ionları üçün impermeability məhdudiyyətlər səbəb ola bilər, məsələn, müəyyən bir ölçüsü yuxarıda hissəciklər üçün keçilməz olan çox dar məsamələri ilə membranların olması. interface Seçici keçiricilik baş verir və hər hansı bir ionları belə güclü, ümumiyyətlə onu tərk edə mərhələləri biri ilə bağlıdır, əgər. Məhz ion ion mübadilə qatranları davranmaq, və ya ion-mübadilə qrup molekulyar qəfəs və ya matrix homopolar bond müəyyən. həll, bu bir mərhələsi ilə birlikdə belə matrisleri formaları içərisində olan; həll, kənarda yerləşən 7 - ikinci [. 77].

elektrik ikiqat qat (EDL) bir-birinə [7-dən müəyyən məsafədən məhv oppositely yüklü qat dəsti iki mərhələdə interfeysi ilə meydana gəlir. 96].

Peltier əlaqə [2, s axan elektrik cari istiqamətində asılı olaraq iki müxtəlif dirijorlar təmas da istilik bu təcrid və ya udma təsir. 552].

Part 2: su elektroliz istilik orta istifadə.

Şəkil sxematik göstərilən elektrokimyəvi kamerada (bundan sonra element) dövrə keçdiyi mexanizmi, düşünün. 1, daxili əlaqə potensial fərq (PKK) və Donnan təsiri (Donnan təsiri mahiyyəti qısa təsviri, daxili PKK və əlaqədar Peltier istilik maddənin üçüncü hissəsində nəzərdə tutulmuş olunur) görə daha EMF.

Fig. elektrokimyəvi kamerada 1. sxematik təmsil: 1 - katod 3 həlli ilə əlaqə, elektrolit kationların elektrokimyəvi azaldılması reaksiya kimyəvi inert ağır aşqarlanmış n-yarımkeçirici hazırlanmış səthində baş verir. metalize xarici gərginlik mənbəyi, onu birləşdirən katod bir hissəsi; 2 - anod onların kimyəvi inert ağır aşqarlanmış p-yarımkeçirici hazırlanmış elektrolit anionlardan, elektrokimyəvi oksidləşməsi reaksiya baş verir səthində, 4 həlli ilə əlaqə edir. metalize xarici gərginlik mənbəyi, onu birləşdirən anod bir hissəsi; 3 - macroion su dissociating katod kosmik, polyelectrolyte həll mənfi ittiham R- və müsbət yüklü counterions kiçik K + (indiki nümunə hidrogen ion H + var); 4 - müsbət yüklü macroion R + və mənfi ittiham counterions kiçik A- daxil dissociating su anod yuvası polyelectrolyte həll (bu misalda bu hidroksid ionları OH-); 5 - membran (diafraqma), makromolekulların (macroion) polyelectrolytes keçirməyən, lakin kiçik counterions K +, A- və su molekulları paylaşılan kosmik 3 və 4 tamamilə keçirici edir; Evnesh - xarici gərginlik mənbəyidir.

EMF Donnan təsiri ilə

sulu poliosnovaniya (R + OH-) - Aydınlıq üçün, katod yer (. 3, Şəkil 1) elektrolit sulu politurşu həll (R-H +), elektrolit və (1. əncir 4) anod yuvası seçilir. katod bölmədə dissosiasiya polyacids nəticəsində, katod (1, Fig. 1) səthində yaxın, H + ionlarının artması konsentrasiyası var. katod səthinin yaxınlığında görünen müsbət pulsuz bəri, mənfi ittiham macroions R- kompensasiya deyil (Ətraflı bax. Maddənin üçüncü hissəsinin Əlavə №1 Təsvir Donnan təsiri) onlar onun ölçüsü və müsbət yüklü ion atmosferin olması katod səthinə yaxın gələ bilər. Belə ki, birbaşa elektron səthi ilə əlaqə bir həll sərhəd qat müsbət yükə malikdir. Nəticədə, katod səthində elektrostatik induksiya, həlli ilə bitişik, keçirilməsi elektronların mənfi muzd yoxdur. ie katod yerüstü və DES həlli arasında interfeys baş verir. DES Field katod olan elektron itme - həll.

Eynilə, birbaşa anod səthi ilə əlaqə anod (2 Fig. 1), anod yuvası həll sərhəd qatı (4, Fig. 1) mənfi ittiham var və anod səthində, həlli ilə bitişik, müsbət muzd yoxdur. ie anod yerüstü və həll arasında interfeys də DES baş verir. bir anod - DES Field həll elektron itələyir.

Belə ki, həlli ilə katod və anod interfeys at DES sahəsində dəstəklənir istilik həll ion diffuziya, yəni, xarici mənbə ilə hərəkət edən, iki daxili EMF mənbəyidir, əksinə loop mənfi ittihamlar basmaqla.

., Həmçinin dissosiasiya poliosnovaniya polyacids və katod kosmosdan membran (5 Şəkil 1) H + ionları vasitəsilə istilik diffuziya səbəb - anod və anod yuvası OH- ionları - bir katod. artıq müsbət pulsuz, yəni, - orada artıq mənfi ittiham və anod kosmosdan katod kosmosdan o qədər Macroion R + və R- polyelectrolytes, membran vasitəsilə hərəkət edə bilməz başqa DPP Donnan təsiri səbəbiylə var. Belə ki, membran də istilik diffuziya xarici mənbə ilə hərəkət edən, EMF daxili baş verir və ionlarının həll saxlanılır.

Bizim misalda, membran arasında gərginlik kimi, 0.83 volt çata bilər anod yuvası katod yuvası acidic mühit qələvi orta keçid 0,83 0 volt - Bu standart hidrogen elektrod potensialı dəyişiklik uyğundur. Ətraflı məlumat üçün, maddənin üçüncü hissəsinin Əlavə №1 edir. görürük.

EMF daxilində PKK

Element EMF Bu xarici gərginlik mənbəyi qoşulmaq üçün xidmət onların metal hissələri əlaqə yarımkeçirici anod və katod, o cümlədən baş verir. bu EMF daxili PKK səbəbiylə. Daxili IF əlaqə dirijorlar ətraf məkanında xarici sahədə fərqli olaraq, yaratmaq deyil, yəni Bu dirijorlar xaricində yüklü zərrəciklərin hərəkət təsir etmir. Construction n-yarımkeçirici / metal / p-yarımkeçirici kifayət qədər tanınır və, məsələn, bir istilik istifadə olunur Peltier modulu. EMF miqyası 0.6 Volt [5, s - otaq temperaturunda belə bir quruluş 0.4 sifarişi dəyərləri edə bilərsiniz. 459; 2, səh. 552]. əlaqə Fields onlar loop günəşin elektron təkan elə, yəni ildə yönəldilir xarici mənbə ilə konsert fəaliyyət göstərir. elektron Peltier istilik udma orta enerji səviyyəsinin yüksəldilməsi.

Daxili elektrodlar və həll əlaqə sahələrində elektronların diffuziya səbəbiylə yaranan IF, əksinə, loop saat yönünde istiqamətdə elektron itələyir. ie əksinə bu əlaqələr Element elektronların hərəkət Peltier istilik ayrılmalıdır. Amma həll və anod ilə həll katod olan elektronların transfer mütləq hidrogen və oksigen yaradan bir endothermic reaksiya ilə müşayiət olunur, Peltier istilik orta daxil azad və endothermic təsirini azaltmaq üçün deyil, yəni kimi hidrogen və oksigen formalaşması enthalpy ildə "mühafizə". Ətraflı məlumat üçün, bax. maddənin üçüncü hissəsində №2 Əlavə edir.

daşıyıcıları (elektron və ionların) qapalı yolları, element heç bir muzd qapalı dövrə hərəkət deyil deyil Element dövrə hərəkət. Hər elektron anod (oksigen molekulları ilə OH- ionları oksidləşmə zamanı) həlli əldə və katod xarici dövrə keçib (ionları H + bərpa prosesində) hidrogen molekulları ilə birlikdə volatilized olunur. Eynilə OH- və H +, lakin yalnız müvafiq elektrod üçün qapalı dövrə hərəkət, sonra molekulyar hidrogen və oksigen şəklində dəmləmək yoxdur ions. ie və ionları və hər DES sürətləndirilməsi sahəsində mühit hərəkət elektron və yolun sonunda onlar elektrod səthi bütün saxlanılır enerji konvertasiya molekul birləşir çatdıqda - bir kimyəvi istiqrazın enerji və loop həyata!

EMF daxili mənbələr Bütün Element azaltmaq su elektroliz xarici mənbə edir. Belə ki, DES diffuziya qorumaq üçün əməliyyat zamanı elementləri udma mühit istilik, yəni, xarici mənbə xərcləri azaltmaq üçün, Bu elektroliz səmərəliliyini artırır.

hər hansı bir xarici mənbə olmadan su elektroliz.

incelerken proseslər Fig göstərilir element meydana gələn. 1, xarici mənbə parametrləri nəzərə alınmır. daxili müqavimət RD bərabər və 0 bir gərginlik ki Güman Evnesh Element elektrodlar passiv yük qısa edilir (Şəkil. 5). Bu halda, elementləri interface yaranan DES sahələrində istiqaməti və bal gücündə eyni qalır.

Fig. 5. Əvəzində Evnesh (Şəkil 1). Passiv yük RL, o cümlədən.

Bu element kortəbii cari axını şərait müəyyən edir. maddənin üçüncü hissəsinin Əlavə №1 düsturu (1) görə, Gibbs potensial dəyişdirilməsi:

Δ G Varış = (Δ H Varış - n) + Q mod

Əgər P> Δ H + Q mod mod = 284,5 - 47.2 = 237.3 (kC / mol) = 1.23 (eV / molekul)

Δ G Varış <0 və kortəbii proses mümkündür.

Biz elementləri hidrogen nəsil reaksiya qələvi (0,4 volt elektrod potensialı) bir acidic orta (elektrod 0 volt potensial) və oksigen baş verir ki, bundan sonra da baxacaq. Belə elektrod potensialı bir membran (5, Şəkil 5). Bu 0.83 volt olmalıdır olan gərginlik təmin edir. ie hidrogen və oksigen formalaşması üçün tələb olunan enerji 0,83 (eV / molekul) azaldılır. Sonra təbii prosesin imkanı vəziyyəti olacaq:

P> 1.23 - 0.83 = 0.4 (eV / molekul) = 77.2 (kC / mol) (2)

Biz tapmaq hidrogen və oksigen molekulları enerji maneə avoidable və xarici gərginlik mənbəyi istifadə etmədən ki. ie hətta n = 0,4 (eV / molekul), yəni at zaman daxili elektrod HPDC 0,4 volt, element dinamik tarazlıq bir dövlət olacaq və balans şərtlər hər hansı bir (hətta kiçik) dəyişiklik circuit cari səbəb olacaq.

elektrodlar da reaksiyalar üçün başqa bir maneə aktivasiya enerji, ancaq ilə aradan , tunel effekti elektrodlar və həll [7, s arasında boşluğu kiçiklik səbəbiylə yaranan. 147-149].

Belə ki, enerji mülahizələr əsasında biz Fig göstərilir element ki, kortəbii cari bağlamaq. 5 mümkündür. Amma fiziki nə səbəblər bu cari səbəb ola bilər? Bu səbəblər aşağıdakılardır:

1. həll anod keçid ehtimalının daha yüksək həll katod olan elektronların keçid ehtimalı bəri n-yarımkeçirici katod pulsuz yüksək enerji səviyyəsi ilə elektron və p-yarımkeçirici anod bir çox var - yalnız "deşik" və bu "deşik" katod elektronların aşağı enerji səviyyədədir;

2. membran bir acidic ətraf mühitin katod məkanında dəstəklənir və anod olunur - qələvi. inert elektrodlar halda, bu katod elektrod potensialı anod daha böyük olur ki, gətirib çıxarır. Nəticədə, elektron elektron üçün anod bir xarici circuit vasitəsilə hərəkət etməlidir;

3. Donnan təsiri səbəbiylə yaranan polyelectrolyte həllər yerüstü pulsuz, katod sahə həll katod olan elektron gəlir təbliğ ki, belə elektrod / həlli sahəsində yaradır və anod sahə - həll anod daxil elektron giriş;

irəli 4. balans və elektrodlar da reaksiyalar (mübadilə cərəyanlar) H qarşı qərəzli + ionları anod da katod və OH- ionları oksidləşməsi birbaşa azaldılması reaksiyalar, bəri geri onlar asanlıqla reaksiya zona tərk edə bilən qaz (H2 və O2) (Le Chatelier nin prinsipi) formalaşması ilə müşayiət olunur.

Denemeler.

aktiv karbon və anion qatran AB-17-8 xarici qrafit elektrod ilə qarışığı - Donnan təsiri ilə yük arasında gərginlik kəmiyyət qiymətləndirilməsi üçün bir sınaq olan katod Element xarici qrafit elektrod və anod ilə aktivləşdirilmiş karbon ibarət edildi. Elektrolit - sulu NaOH həll anod və katod boşluq sintetik hiss ayrılır. Bu element açıq xarici elektrodlar On təxminən 50 MV bir gərginlik var idi. xarici yük 10 element qoşulanda ohm 500 microamps cari müəyyən. xarici elektrod 20 gərginlik 0C-dən 30 mühit temperatur artır mV 54 artıb zaman. mühit temperaturda gərginlik artır təsdiq edir ki, EMF mənbəyi edir diffuziya, yəni hissəciklərin istilik hərəkət.

xarici qrafit elektrod ilə bor karbid (B4C, p-yarımkeçirici) bir toz - daxili HPDC metal / yarımkeçirici təcrübə yük arasında gərginlik kəmiyyət qiymətləndirilməsi üçün mobil katod xarici qrafit elektrod və anod ilə sintetik qrafit toz ibarət olan keçirilmişdir. Elektrolit - sulu NaOH həll anod və katod boşluq sintetik hiss ayrılır. element gərginlik açıq xarici elektrodlar təxminən 150 mV idi. element 50 Kohm gərginlik xarici yük qoşulma zamanı 35 düşdü mV. səbəbiylə nəticəsində yüksək daxili müqavimət Element kimi aşağı daxili bor karbid və belə bir güclü voltage drop. belə strukturunun bir element üçün temperatur qarşı istintaq gərginlik aparılmır. Bu, bir yarımkeçirici, onun kimyəvi tərkibindən asılı olaraq, ki, ki, dopinq və digər xassələri dərəcə, onun Fermi səviyyəsi təsir edə bilər müxtəlif yollarla temperatur dəyişiklik. ie EMF temperatur təsiri Element (artım və ya azalma), bu halda istifadə olunan materialların asılıdır, belə ki, bu göstərici təcrübə deyil.

Bu nöqtədə mobil katod xarici paslanmayan polad elektrod və xarici elektrod üçün aktivləşdirilmiş karbon toz və anion qatran AB-17-8 qarışığından anod olan ilə aktivləşdirilmiş karbon toz və KU-2-8 qarışığından hazırlanmış olan bir sınaq davam paslanmayan polad. Elektrolit - NaCl sulu həll bir sintetik ayrılır anod və katod boşluq hiss etdim. Oktyabr 2011-ci ilə bu element Xarici elektrodlar qısa dövrə passiv ampermetre edə bilərlər. 1 mA azalıb bir Ampermetre, öz növbəsində sonra bir gün, göstərir Cari - 100 Mka qədər (görə elektrodlar qütbləşmə yəqin deyil), və bir ildən sonra daha çox dəyişdirmək etmir.

nəzəri mümkün nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə aşağı daha effektiv materiallar alınmazlıq əldə nəticələri ilə bağlı yuxarıda təsvir praktik təcrübələr var. Bundan əlavə, ümumi daxili EMF bir hissəsi xəbərdar olmaq Element həmişə elektrod reaksiya (hidrogen və oksigen istehsalı) saxlanılması üçün istehlak və xarici dövrə ölçülə bilməz.

Nəticə.

yekun vuraraq, bir "qızdırıcısı" Ətraf mühitin kimi istifadə və "soyuducu" olmayan isə təbiət, bizə faydalı enerji və ya iş istilik enerjisi çevirmək imkan verir bağlaya bilər. Belə ki, Donnan təsiri və daxili ittiham hissəciklər çevrilir istilik enerjisi IF elektrik sahəsində enerji endothermic reaksiya istilik kimi DEL kimyəvi enerjiyə çevrilir.

Hesab əlaqə element orta və su istilik sərf və elektrik enerjisi, hidrogen və oksigen ayırır! Bundan başqa, enerji istehlakı prosesi və yanacaq kimi hidrogen istifadə və su istilik orta geri qaytarır!

Əlavə Part 3.

Bu hissə daha element reduksiya reaksiyaları və elektrod potensialı barədə daxili HPDC metal / yarımkeçirici və Peltier istilik qovşağında, Donnan tarazlıq təsiri müzakirə edilir.

Donnan potensial (Əlavə №1)

polyelectrolyte üçün Donnan potensialı meydana mexanizmi düşünün. dissosiasiya polyelectrolyte counterions macromolecule tərəfindən işğal həcmi tərk diffuziya ilə, onun kiçik başlayır sonra. həlli qalan ilə müqayisədə həlledici kiçik həcmi polyelectrolyte makromolekulların counterions of Directional diffuziya macromolecule toplu artıb konsentrasiyası ilə bağlıdır. Məsələn, kiçik counterions mənfi ittiham əgər Bundan əlavə, bu macromolecule daxili hissəsi müsbət ittiham olunur ki, nəticələr və həll macromolecule həcminə dərhal bitişik - mənfi. ie mənfi ittiham - bir müsbət yüklü macroion həcmi ətrafında kiçik əks-ionlarının "ion atmosferi" bir növ var. Denonsasiya ion atmosfer pulsuz artım zaman elektrostatik sahə ion həcmi macroion atmosfer və qalıqlar kiçik counterions istilik diffuziya arasında. atmosfer və ion macroions arasında çıxan tarazlıq potensial fərq Donnan potensial var. Donnan potensial da adlanır , membran potensialının çünki bacarıqlı və təmiz həlledici therethrough keçən qadir deyil - bu iki növ ionları var elektrolit həll ayıran zaman bənzər bir vəziyyət, məsələn, semipermeable membran baş verir.

Donnan potensial (bu halda macroion ilə) ionların bir hərəkətlilik sıfır diffuziya potensial məhdudlaşdıran halda, hesab etmək olar. Sonra [1, s görə. bir bərabər counter məsul alaraq 535]:

E d = (RT / F) Ln ( a1 / a2)

Ed - Donnan potensial;

R - universal qaz daimi;

T - termodinamik temperatur;

F - Faraday daimi;

a1, a2 - Əlaqə mərhələdə əks-fəaliyyət.

Bu membran poliosnovaniya həllər ayıran orada üzvü (pH = Lg 1 = 14) və politurşu In (pH = Lg 2 = 0) otaq temperaturunda membran arasında Donnan potensial (T = 300 0 K) ola bilər:

E d = (RT / F) (Lg bir 1 - Lg 2) Ln (10) = (8,3 * 300/96500 ) * (14 - 0) * Ln (10) = 0.83 Volt

temperatur mütənasib Donnan potensial artır. elektrokimyəvi mobil Peltier istilik diffuziya üçün faydalı işlərin istehsalı üçün yeganə mənbəyidir, belə elementlər EMF ki, təəccüblü deyil temperatur artması ilə artır. iş istehsalı üçün diffuziya kamerada, Peltier istilik həmişə ətraf mühitə alınır. EDL vasitəsilə cari hərəkəti DES sahəsində müsbət istiqamətdə ilə üst-üstə bir istiqamətdə Donnan təsiri meydana gətirdiyi zaman (DES sahəsində müsbət iş görən zaman yəni), istilik bu kağız istehsalı üçün mühit sorulur.

Amma diffuziya element nəticədə sızması quasistatic cərəyanlar ion konsentrasiyası bir halda, bir dəfə müəyyən bir dəyər əldə edərək orada tarazlıq Donnan fərqli olaraq, konsentrasiyası bərabər gətirib çıxarır və diffuziya idarə dayandıraraq ion konsentrasiyası, davamlı və tek yönlü dəyişiklik dəyişməz qalır .

Fig. 2 hidrogen və həll turşuluq dəyişən oksigen reaksiyaların reduksiya potensialı bir diaqram göstərir. chart OH- ionları olmaması oksigen formalaşması reaksiya (bir acidic mühitdə 1.23 volt) və elektrod potensialı yüksək konsentrasiyası 0,83 volt (qələvi mühitdə 0,4 volt) eyni potensial fərqli olduğunu göstərir. Eynilə, H + olmaması (qələvi mühitdə -0.83 volt) hidrogen əmələ gətirən reaksiya elektrod potensialı da 0,83 volt [4, yüksək konsentrasiyası (turşu orta 0 V) eyni potensial fərqlidir. 66-67]. ie aşkar ki, 0.83 volt müvafiq ionlarının su yüksək konsentrasiyası əldə etmək üçün tələb olunur. Bu 0.83 Volt H + və OH- ionları su molekullarının neytral dissosiasiya kütləvi üçün tələb olunur deməkdir. membran bizim Element katod kosmik acidic orta və qələvi anod dəstəklənir əgər Belə ki, gərginlik əvvəllər təqdim nəzəri hesablamalar yaxşı müqavilə onun DEL 0.83 Volt, edə bilərsiniz. Bu gərginlik ərzində ionları su dissosiasiya tərəfindən yüksək keçiricilik yer DES membran edir.

Fig. 2. Diaqram redoks reaksiya potensialı

su ayırma, və H + ionları və hidrogen və oksigen daxil OH-.

IF və Peltier istilik (Əlavə №2)

"Peltier təsiri səbəb başqa elektron daxil bir dirijor keçid müxtəlif müxtəlif dirijorlar elektrik keçiriciliyi cəlb (müəyyənlik elektronlar üçün) pulsuz daşıyıcılarının ... orta enerji və ya artıq enerji ötürmək və ya onun hesabına enerji olmaması əlavə edir (cari istiqamətində asılı olaraq).

Fig. 3. əlaqə metal və yarımkeçirici N- barədə Peltier təsiri: ԐF - Fermi səviyyəsi; ԐC - yarımkeçirici keçirilməsi qrupun alt; ԐV - valence band; I - cari müsbət istiqamətdə; Oxları ilə dairələr sxematik elektron göstərilir.

əlaqə yaxınlığında Birinci halda azad və ikinci olunur - qondarma sorulur .. Peltier istilik. Məsələn, əlaqə yarımkeçirici on - metal (Şəkil 3) metal (sol touch) üçün n tipli yarımkeçirici keçmək elektronların enerji Fermi enerji ԐF xeyli yüksəkdir. Buna görə də, onlar metal istilik tarazlığı pozan olunur. Tarazlıq, toqquşma nəticəsində bərpa olan artıq enerji kristal verilməsi, elektron thermalized edir. grid. metal ki, elektron qaz cools belə yarımkeçirici metal (sağ touch), yalnız ən enerjili elektron keçə bilər. rəqs enerji istehlak qəfəs tarazlıq paylanması "[2, s bərpası. 552].

metal / p-yarımkeçirici vəziyyət eynidir əlaqə. çünki p-keçiricilik yarımkeçirici deşik Fermi səviyyəsindən aşağıda olan valence band təmin sonra əlaqə olan elektronların metal p-yarımkeçirici axını, soyudulur olacaq. Peltier istilik azad edilib və ya görə mənfi və ya daxili IF müsbət istehsalı, iki dirijorların əlaqə sorulur.

məsələn Peltier istilik ayrılması, bir electrolytic mobil, sulu NaOH həll (Şəkil 4) və metal yarımkeçirici və bu kimyəvi inert olmaq n-imkan olan sol əlaqə boşluğu (Şəkil 3)., daxildir.

Fig. 4. Sol əlaqə n-yarımkeçirici və metal açıq və elektrolit həll boşluğu yerləşdirilmiş edir. Belirtme Şəkil eynidir. 3.

cari hərəkəti zaman «mən» Çünki ali enerji n-elektronların yarımkeçirici metal həll çıxan daha həll gəlməsi, bu artıq enerji (Peltier istilik) hüceyrə durmaq lazımdır.

mobil vasitəsilə cari orada sızması elektrokimyəvi reaksiyaların yalnız bir halda ola bilər. hüceyrə exothermic reaksiya varsa, Peltier istilik kimi, kamerada azad daha o getmək üçün heç bir yerdə var. hüceyrə reaksiya varsa - endothermic, Peltier istilik endothermic təsiri kompensasiya tam və ya qismən, yəni, bir reaksiya məhsul yaratmaq. Bu, məsələn, ümumi mobil reaksiya: 2H2O 2H2 → ↑ + O2 ↑ - endothermic, Peltier istilik (enerji) molekulları yaratmaq və H2 O2, elektrodlar formalaşır belə. Beləliklə, biz doğru n-əlaqə yarımkeçirici / metal orta seçilmiş Peltier istilik geri ətraf mühitə azad deyil, və hidrogen və oksigen molekullarının kimyəvi enerji şəklində saxlanılır ki, almaq. Aydındır ki, xarici gərginlik mənbəyi əməliyyat Peltier təsiri heç bir baş səbəb eyni elektrodlar halda daha kiçik olacaq bu halda su elektroliz üçün istehlak ..

Asılı olmayaraq elektrodlar xüsusiyyətləri, electrolytic mobil özü udmaq və ya Peltier cari bunlara keçən zaman istilik yarada. kvazi-statik şərait, Gibbs hüceyrələri [4 potensial dəyişiklik, səh. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S,

Δ H - hüceyrənin enthalpy dəyişiklik;

T - termodinamik temperatur;

Δ S - hüceyrə entropiya dəyişikliyi;

Q = - T Δ S - Peltier hüceyrə istilik.

284.5 (kC / mol) [8, s - T = 298 (K), enthalpy ΔHpr = dəyişiklik bir hidrogen-oksigen elektrokimyəvi kamerada üçün. 120] potensial Gibbs dəyişiklik [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1.23 = - 237.3 (kC / mol)

z - molekul başına elektronların sayı;

F - Faraday daimi;

E - EMF mobil.

Buna görə də

Q pr = - T Δ S pr = Δ G və s. - Δ H və s. = - 237.3 + 47.2 = 284.5 (kC / mol)> 0,

yəni onun entropiya təkmilləşdirilməsi və onun azaldılması isə hidrogen-oksigen elektrokimyəvi hüceyrə Peltier mühitdə istilik yaradır. Sonra bizim misalda olduğu tərs prosesi su elektroliz ildə, Peltier istilik Q mod = - Q pr = - elektrolit 47.3 (kC / mol) mühitdən udulmuş olunacaq.

sağ n-əlaqə yarımkeçirici / metal ətraf götürülmüşdür Peltier istilik - P adlanır. istilik P> 0 kamerada durmaq, lakin olmalıdır, çünki mobil endothermic reaksiya su parçalanma (Δ H> 0), Peltier istilik P reaksiya istilik effekti kompensasiya edir:

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

Mod Q-ci ildən yalnız elektrolit tərkibi asılıdır Bu inert elektrodlar ilə electrolytic hüceyrə bir xarakterik və n yalnız elektrod materialları asılıdır.

(1) Equation Peltier P və Peltier istilik, mod Q istilik faydalı iş istehsal olduğunu göstərir. ie orta əlindən Peltier istilik elektroliz üçün tələb olunan xarici enerji mənbəyi dəyəri azaldır. istilik orta faydalı iş istehsalı üçün enerji mənbəyidir A vəziyyət, diffuziya xarakterik, eləcə də bir çox elektrokimyəvi hüceyrələri üçün belə elementlərin nümunələri [3, s göstərilir. 248 - 249].

References

1. Gerasimov Ya. Fiziki kimya I. kursu. Tutorial: universitetləri üçün. V 2 t. T.II. - 2-ci ed .. - M. Kimya, Moskva, 1973. - 624 s.
2. Dashevskiy 3. M. Peltier təsiri. // Fiziki ensiklopediya. 5 m. T. III. Magneto - Poynting teoremi. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. saymaq. DM Alekseyev, A. M. Baldin, AM Bonç-Bruevich, A. Borovik-Romanov və başqaları - M:.. Böyük rus Ensiklopediyası, 1992. - 672 s. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Fiziki kimya. 2 kitab. Vol. Maddə 1. strukturu. Termodinamika: Proc. ali məktəblər üçün; KS Krasnov, N. K. vorobev, I. et al Godnev -. 3-cü ed .. - M. Ali. h, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Fiziki kimya. 2 kitab. Vol. 2. elektrokimyası. Kimyəvi kinetika və kataliz: Proc. ali məktəblər üçün; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M. Ali. h, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. fizika Sivukhin DV ümumi kurs. Tutorial: universitetləri üçün. 5 m. T.III. Elektrik. - 4-cü ed, stereotiplər .. - M: FIZMATLIT. MIPT nəşriyyatı, 2004. - 656 s. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. polimerlərin Tager A. A. Fiziki kimya. - M. Kimya, Moskva, 1968-ci - 536 p.
7. Corr tərəfindən redaktə rus nəşri müəllif dəyişikliklər, Alman dilindən tərcümə Vetter K. Elektrokimyəvi kinetika. Elmlər prof SSRİ Akademiyası. Kolotyrkin YM - M. Kimya, Moskva, 1967 - 856 səh.
8. P. Atkins Fiziki kimya. 2 v. T.I. ildə kimya elmləri Butin KP doktoru ingilis dilində tərcümə - M. Mir, Moskva, 1980. - 580 s.