Kar kêrhatî bi germiya Environment

Part 1. Hinek alî û salixdanên.

Hêza electromotive (emf) integral Link para warê hêzê ya ji çavkaniya niha ... hêzên derve tevdigerin li electroplating hucreyên li sînorên di navbera electrolyte û elektrod e. Ew jî li ser sînorê di navbera du metalên dissimilar kar û biryarê li ser ferqa potansiyela contact therebetween [5, p. 193, 191]. Şêwaz vediciniqe û potansiyela xwe li ser hemû rûberên ji beşa circuit ji bo cudahiya potansiyela di navbera conductors, located at kujê zîncîra wekhev e, û tê gotin emf hêza electromotive circuit conductor ... zincîra ku pêkhatibûn bi tenê ji conductors yên bi vî yekem bi jump potansiyela di navbera pêşîn û dawîn ê li direct wan (qanûna Volta) li gel ... Eger circuit baş vekirî ye, ji emf wekhev e ev circuit sifir e. To lê agadar dirigend vekirî-circuit, ku di nav de bi kêmanî yek electrolyte, volts qanûnan ... Xuyaye, tenê circuit conductor listeyan de bi kêmanî yek conductor yên bi vî duyemîn hucreyên electrochemical (an zincîr hêmanên electrochemical) in [1, p. 490 - 491].

Polyelectrolytes polymers jêhatî yên dissociating nav nebûbûn, di çareseriyê de ne, bi vî awayî di macromolecule heman demê de, hejmareke mezin ji dîdaran bi doz ... polyelectrolytes crosslinked (exchangers ion, resin ion-rates) nayê dihelin ne, tenê biwerime, diparêzin ku mirov bikaribe bi tevnegeriya [6, p. 320 - 321]. Polyelectrolytes nav macroion doz neyînî re tevnegeriya û nebûbûn, H + bi polyacids gazî û dissociates nav nebûbûn, doz bi awayekî erênî û macroion OH- navê poliosnovaniyami.

potansiyela, balansên Donnan cudahiya potansiyela ku li ser xeteke qonaxa di navbera her du electrolytes pêk tê, eger ev sînor kefgîrê ji bo hemû nebûbûn, ne e. sînorên naçe ji bo hin nebûbûn, dibe ku ji ber, ji bo nimûne, li ber perdeya bi çavi pir teng ku rêneda ji bo keriyên jor a size hin in. permeability hilbijartina ji virtual pêk tê û eger tu nebûbûn, da bi xurtî li yekî ji qonaxên ku wê bihêle, bi piranî ne dikare girêdayî ye. Ji boy hereket reçîneyan rates ion dihîne, an koma ion-sabit a pevguherînê bond homopolar di lattice gerdî an matrix. Di çareserkirinê de, ku di nava matrices bi vî rengî bi hev re ev qonaxa yek; çareseriyê, located li derve, -, ya duyem [7. 77].

The layer cot elektrîkê (EDL) is li virtual ji du qonaxan tê danîn ji tebeqeyên doz oppositely ji dûr ve li hin nawend û ji hev û din [7 diqewimin. 96].

Peltier rêxistinkirina vê tecrîda an hidûdên ji germiya li ser têkiliyê du conductors cuda girêdayî li ser bi alî yê niha elektrîkê diherikin bi riya têkiliya [2, p. 552].

Part 2: Bikaranîna di medium germê di electrolysis avê.

mekanîzma ji xuyanîbûna circuit yên hucreya electrochemical (element bi kurtî), puxt li Hêjîrê li banî tê berçavan. 1, emf zêdetir ji ber ku ferqa di têkiliyên navxweyî potansiyel (PKK) û bandora Donnan (kurtî şirove naveroka bandora Donnan, PKK navxweyî ye, û germiya Peltier re têkildar ku di beşê sêyem de ji ber gotara provided).

Hêjîrê. 1. şematîk ya hucreyê de electrochemical: 1 - ji elektironî bi çareseriyê ji 3 têkiliyê, berteka kêmkirina electrochemical kirîye electrolyte li ser rûyê xwe, ji a kîmya bêruh bi giranî doped n-semiconductor biqewime. Beşek ji elektironî bo girêdana bi çavkanî voltaja Link, metallized; 2 - li anode ku bi çareseriya 4 têkiliyê de, li ser rûyê wê de pêk berteka oxidation electrochemical ji anions electrolyte, ji kîmya bêruh bi giranî doped p-semiconductor. Beşek ji anode girêdana bi çavkanî voltaja Link, metallized; 3 - space elektironî, çareseriya polyelectrolyte, dissociating di avê de hate macroion neyînî detpêkê de doz û counterions doz bi awayekî erênî K biçûk + (di nimûne niha ion hîdrojenê H + e); 4 - anode çareseriya compartment polyelectrolyte li dissociating avê nav macroion R doz bi awayekî erênî + û counterions doz neyînî A- biçûk (Di vê mînakê de hydroxide nebûbûn, OH-); 5 - membrana (Diaphragm), şewitandin ji bo macromolecules (macroion) polyelectrolytes, di heman demê de bi tevahî ji bo counterions biçûk K +, A û molekûlan avê platformêkî hevbeş 3 û 4 kefgîrê e; Evnesh - Jêdereke voltaja Link.

emf bi bandora Donnan

poliosnovaniya aqueous (R + OH-) - Ji bo neşefafiya, li electrolyte ji space elektironî li (. 3, Figure 1) çareseriya aqueous polyacid (R-H +), li electrolyte û hicrika ku li anode (4, hejîran 1.) hilbijartî ye. Di encama polyacids xwedûrkirineke li compartment elektironî de, li nêzîkî surface of the elektironî (1, Hêjîrê. 1) e, zêdebûna giranîya H + nebûbûn, heye. belaş erênî teşbîh li derdora surface elektironî de ye macroions doz neyînî R- qerebokirin ne, ji ber ku ew nikarin bên nêzî surface of the elektironî ji ber size xwe û li ber atmosfera dihîne doz bi awayekî erênî (ji bo hûragahiyan li bibînin. Description bandora Donnan di Pêveka №1 ji beşê sêyem ji ber gotara). Bi vî awayî, layer boundary ya çareseriyê rasterast di têkiliyê de bi mûşekên erd elektironî de xwedî pere erênî. Di encama vê çalakiyê, hewesên vega li ser rûyê elektironî de, şêniya wan bi çareseriya e, negatîf yên elektronan conduction heye. ango li virtual di navbera surface elektironî û çareseriya DES pêk tê. Field ji DES pushes elektronan ji elektironî - ji bo çareseriyê.

Bi heman awayî, li ser anode (2, Hêjîrê. 1), li layer, sînorekî ji çareseriya li compartment anode (4, Hêjîrê. 1) rasterast di têkiliyê de bi mûşekên erd anode de heye negatîf, û li ser rûyê anode de, şêniya wan bi çareserî ye, bi pere erênî heye. ango li virtual di navbera surface anode û çareseriyê jî diqewime DES. Field ji DES pushes elektronan ji çareseriya - a anode.

Bi vî awayî, di warê DES li navrû ya elektironî û anode bi çareseriyê, bi piştgiriya termal çareseriya ion belavbûn, du source emf navxweyî ye, hereket di konserê de bi çavkanî Link, i.e., pźşve doz neyînî di çerxeke counterclockwise.

polyacids xwedûrkirineke poliosnovaniya û bi sedema belavbûn termal bi rêya (membrane) (5, Figure 1) H + nebûbûn, ji qada cathodic -. Bi xweşî hatî ferhenga anode, û nerînên OH- ji compartment anode - a elektironî. Macroion R + û R- polyelectrolytes ne dikarin bi rêya (membrane) bar, da ku ji qada elektironî de ye an negatîf de bêedebî heye, û ji space anodic de - ku pere erênî bêedebî, i.e., e Dîmokrat ya din jî ji ber bandora Donnan hene. Bi vî awayî, (membrane) jî di nava emf diqewime, tevdigerin di konserê de bi çavkanî derve yên wek germê û înkarê ya çareseriya nebûbûn.

Nimuneya me de, bi voltaja li seranserê membrane dikarin 0.83 volts bigihîne, wek ev rêje ji bo guherînê de potansiyela ji elektrodê hydrogen standard ji - 0.83 to 0 volts li derbasbûna ji medium alkaline di compartment anode hicrika ku li elektironî jîngehê tirş. Ji bo kitekitan, bibîne. Li şeqa №1 ji beşa sêyemîn a gotara.

emf PKK'ê ji hundir

The emf Element Ev jî pêk tê, di nav de di anode semiconductor têkiliyê û elektironî ji bo perçeyên metal xwe xizmeta ji bo girêdana çavkaniya voltaja Link. Ev emf ji ber ku PKK navxweyî ye. IF Navxweyî ya naynê, berevajî warê Link li derdora conductors, têkilî, i.e. Ev nayê wê pêşnumayê ji keriyên doz li derveyî conductors bandorê ne. Avakirina n-semiconductor / metal / p-semiconductor ye têra xwe tê zanîn û tê bikaranîn, bo nimûne, thermoelectric module Peltier. Mezinahiya emf 0.6 Volt [5, p - wisa tevna di germîya odeyê de dikarin nirxên fermana 0.4 bigihîne. 459; 2, p. 552]. Fields di têkiliyên bi vî rengî ku ew dehf elektronan counterclockwise di çerxeke, i.e. derhêneriya çalakiya li konserê de bi çavkaniya derve. The elektronan bilindkirina asta enerjiyê yên navîn absorbing germiya Peltier.

Navxweyî ye, KU, arişeyên ku ji ber ku wê belavbûn elektronan li herêmên têkiliya yên elektrod û çareseriyê, berevajî, pushes elektronan di rêya bi rastê di çerxeke. ango hetan elektronan di Element counterclockwise li van peywendiyan divê bi rêk û germiya Peltier. lê ji ber ku veguhestina elektronan ji elektironî nav çareseriyê û ji bo çareseriya li anode pêwîst e ji aliyê reaksiyona endothermic bi afrandina hydrogen û oksîjenê re çûn, germiya Peltier ji nav medium serbest ne, û e ji bo kêmkirina bandora endothermic, i.e. wek "saloxetên" di direfşê ji damezrandina hydrogen û oksîjenê. Ji bo kitekitan, bibîne. Li şeqa №2 beşa sêyemîn a gotara.

carriers (elektron û îyonên) li circuit Element bar ne riyên girtî, bê pere li element di circuit girtî Kurdayetiyê ne. Her anode elektron û dest ji çareseriya (di dema oxidation ji nerînên OH- ji gerdên oksîjenê), û derbas an circuit Link to the elektironî, ku bi hev re bi gerdên hydrogen volatilized (di vê pêvajoyê de yên şûnve nebûbûn, H +). Bi heman awayî îyonên OH- û H + Ma di circuit girtî bar ne, lê tenê ji bo elektrodê têkildar re, û di wê demê de form of hydrogen gerdî û oksîjenê namînît. ango û nebûbûn û elektronan hev Kurdayetiyê li derdora xwe di warê accelerating ji DES, û di dawiya rê, gava ku ew xwe bigihîne surface of the elektrodê bi di molekulek tevî hev, diyaloga ku hemû enerjî profîlek - enerjiyê de yên bi kefaleta kîmyewî, û ji çerxeke!

Hemû ji çavkaniyên navxweyî yên emf Element, kêmkirina lêçûnên source Link ji bo electrolysis avê. Bi vî awayî, ji germiya li ambient absorbing di dema operasyona xwe ya hêmanên bo domandina belavkirina DES, e ji bo kêmkirina mesrefa zêde ya li çavkaniya derve, i.e., Ev jî zêde dike berevpêşbirina electrolysis de.

Electrolysis avê, bê tu source Link.

Di ber çavan re pêvajoyên diqewimin di element li banî tê li Hêjîrê. 1, an Parametreyên source Link ber çav tên girtin ne. Guman dikin ku berxwedana navxweyî wekhev ji bo rd e û nostaljîk ên 0. ku Evnesh elektrod Element bi barekî pasîf shorted (Hêjîrê. 5). Di vê rewşê de, di bergeha û mezintîya zeviyên DES adî li virtual di hêmanên bi eynî bimîne.

Hêjîrê. 5. Li şûna Evnesh (Hêjîrê. 1) di nav de load RL pasîf.

Biryarê li ser şert û mercên ji herikîna niha jixweber di vê element. Guhertina potansiyela Gibbs, li gorî formula (1) ji şeqa №1 ji beşê sêyem ji gotara:

Δ G arr = (Δ arr H - n) + mod Q

Ger P> Δ H + Q mod mod = 284,5 - 47.2 = 237.3 (kJ / mol) = 1.23 (eV / molecule)

arr Δ G <0 û pêvajoya spontan gengaz e.

Em bêtir bifikirin ku berteka hêmanên nifşê hydrogen di medium tirş û di (potansîyel elektrodê ji 0.4 volts) alkaline diqewime (potansîyel elektrodê of 0 volts), û oksîjenê. Wiha potansiyela xwe elektrodê (membrane) (5, Hêjîrê. 5), li voltaja at ku divê ev 0.83 volts be pêşkêş dike. ango enerjî pêwîst ji bo damezrandina hydrogen û oksîjenê bi 0.83 (eV / molecule) kêmkirin. Piştre rewşa îmkanên ji bo pêvajoya xwezayî wê:

P> 1.23 - 0.83 = 0.4 (eV / molecule) = 77.2 (kJ / mol) (2)

Em dibînin ku, xêlyeke, enerjî ya haydrojinê û oksîjenê gerdên bigirtana û bêyî bikaranîna çavkaniyeke voltaja Link. ango hê li n = 0.4 (eV / molecule), i.e. dema ku elektrodê hundir HPDC 0.4 volts, element wê di rewşa ku hevsengiyên dînamîk be, û tu (hetta biçûk) guhertina şert û mercên ku mêzîn di circuit niha dê bibe.

astengeke din jî ji bo bertekên li elektrod enerjiyê activation de ye, di heman demê de ku bi holê bandora tunelê de, arişeyên ku ji ber ku di smallness yên ku valahîya navbera elektrod û çareseriya [7, p. 147-149].

Bi vî awayî, li ser bingeha berjewendîyên enerjî, em vê encamê, ku niha spontan di element li banî tê li Hêjîrê. 5 jî, pêkan e. Lê çi sedemên fizîkî dikarin vê niha sedema? Van sedemên li jêr rêzkirî ne:

1. Dibe ku ji derbasbûna elektronan ji elektironî nav çareseriyê bilindtir e ji sîlahan yên derbasbûna ji anode nav çareseriyê, ji ber n-semiconductor elektironî heye gelek elektronan free bi asta bilind ê enerjî, û anode p-semiconductor - bi tenê "di kunên", û van "kunên" ku di asteke enerjiyê li jêr elektronan elektironî de ne;

2. membrana li qada elektironî ji rewşeke tirş tê piştgirîkirin, û di anode - alkaline. Di doza elektrod bêruh, ev dibe sedema wê yekê ku potansiyela elektironî elektrodê mezintir e anode dibe. Di dawîyê de, elektron, divê bi rêya circuit Link ji anode ji elektironî bar;

3. The pere surface of çareseriyên polyelectrolyte li adî ji ber bandora Donnan, diafirîne li elektrodê / qada çareseriyê yên ku li qadê li elektironî pistgiriya rabûne, elektron û ji elektironî nav çareseriyê, û ji zeviyê li anode - entry electron nav anode ji çareseriyê;

4. balance pêş û reaksiyonên li elektrod (Pêl rates) dinirxînin ber H + nebûbûn, reaksiyonên kêmkirina direct li elektironî û oxidation ji nerînên OH- li anode, ji ber berevajîkirina ew bi destê damezrandina gazê (H2 û O2) ku dikarin bi hêsanî dev ji herêma berteka (Esasê Le Chatelier) de çûn.

Experiments.

Ji bo nirxandina kantîtatîf ya voltaja li seranserê load bi bandora Donnan, an jî ceribandina pêk hat ku di Element elektironî a ku ji karbonê aktîfkirin bi elektrodê graphite derve û an anode - Bêna carbon aktîfkirin û resin anion AB-17-8 bi elektrodê graphite derve. Electrolyte - çareseriya NaOH aqueous, anode û elektironî qadên bi destê a bêkêf sentetîk veqetiyan. Li ser elektrod ji derve vekirî ji vê element a voltaja of about 50 MV hebû. Dema ku element ji load Link 10 ve girêdayî heye Ohm û sabît niha ya li ser 500 microamps. Dema ku ambient germahîya bilind ji 20 heta 30 0C voltaja ji elektrodê Link to 54 zêde MV. Zêdekirina voltaja di dereca ambient, piştrast dike ku çavkaniya emf e belavbûn, i.e. motion termal ji pirîskên.

tozeke ji carbide boron (B4C, p-semiconductor) bi elektrodê graphite derve - Ji bo nirxandina kantîtatîf ya voltaja li seranserê load ji ezmûna metal / semiconductor HPDC hundir in ku elektironî hucreyê de ji toz graphite sentetîk bi elektrodê graphite derve û an anode pêk hat. Electrolyte - çareseriya NaOH aqueous, anode û elektironî qadên bi destê a bêkêf sentetîk veqetiyan. Li ser elektrod ji derve vekirî ji voltaja element li ser 150 MV bû. Dema ku girêdana barê Link to the voltaja element 50 kOhm berdaye ji bo 35 MV., Bi vî rengî drop voltaja xurt ji ber ku di carbide kêm boron aştîperest û, wek encameke, a Element berxwedana navxweyî bilind. voltaja Lêkolînewe li dijî germahiya ji bo hêmana wiha avahiya têne kirin ne. Ev e ji ber ku, ji bo semiconductor, li gor pêkhateyeke kîmyayî ya, pileya dopîngê û milkên din, guhertina germahiya bi awayên cuda, dikarin di asta Fermi bandora xwe. ango bandora germahiya li emf Element (zêde bû an kêm), di vê rewşê de girêdayî li ser materyalên bikaranîn, da ev e ezmûna ji lêker ne.

Di vî warî de ew bi ceribandineke din li ku elektironî hucreyê de ye, ji Romayî ji toz carbon aktîfkirin û KU-2-8 made bi derve elektrodê razor û anode ji Tevliheviyeke ji toz carbon aktîfkirin û resin anion AB-17-8 ji elektrodê Link ji berdewam razor. Electrolyte - çareseriya aqueous ji NaCl, li anode û elektironî qadên bi destê sentezê ji hev cuda hîs. elektrod derve ya vî element bi kewçêr 2011 de nikarin kurt-circuit li ammeter pasîf. Niha ku nîşan dide ku ammeter, li ser, rojekê piştî ku dora, kêm ji aliyê 1 mA - up to 100 mkA (e ku xuya ye ji ber ku di dubendîyê ji elektrod), û ji wê bêtir ji salekê nayê göhastinê.

Di tecrûbeyên pratîk li jor di girêdanekê de bi alavên inaccessibility encam bi bandor bêhtir ji bihaya kêmtir di teorîyê de muhtemel. Li gel vê, haydar bin, ku beşek ji emf navxweyî ye, total Element her tim ji bo parastina berteka elektrodê de (hilberîna hîdrojenê û oksîjenê) xwarin û ne dikarin di circuit Link bê pîvandin.

Encam.

Karê xwe de, em dikarin vê encamê ku xwezayê rê dide me ku veguhertina enerjiya termal nav enerjiyê kêrhatî an kar, dema bikaranîna wek "soba" jîngehê û hebûna "sarincokê de" ne. Bi vî awayî bandora Donnan û navxweyî ye, IF enerjiya termal a misilmanan ji pirîskên doz di warê enerjiyê de electric DEL wek germa berteka endothermic ji nav enerjiya kîmyayî bîya.

element contact çavlêkirina dixwe germê ji medium û avê, û hêza elektrîkê, hydrogen û oksîjenê de terxan! Ji bilî vê, di pêvajoya ji xerckirina enerjiyê û bikaranîna hydrogen wek sotemenî, û di avê de dîsa vedigere ji bo medium germê de!

Part 3 ya şeqa.

Ev beşek zêdetir nîqaş bandora nakokiya di Donnan, li neçime ji hundir HPDC metal / semiconductor û germiya Peltier li ser reaksiyonên Redox û potansiyela xwe elektrodê di element.

potansiyela Donnan. (Pêvek №1)

mekanîzmaya zextê yên potansiyel Donnan bo polyelectrolyte binêrin. Piştî counterions xwedûrkirineke polyelectrolyte dest pê biçûk xwe, bi belavbûn, dev ji volume dagirkirin ji aliyê macromolecule. belavbûn Directional ji counterions ji macromolecules volume polyelectrolyte biçûk di avika e ji ber zêdebûna giranîya di Bodleian a macromolecule wek rêje bi beşên din yên çareseriyê. Ji bilî vê, eger, bo nimûne, counterions biçûk bi doz neyînî, ev encamên li ku para navxweyî ya macromolecule bi doz bi erênî, û çareseriya di cih de ji bo berga ji macromolecule de parvekiriye e - neyînî. ango li dora volume macroion doz bi erênî, bi e cûreyeke "atmosfera ion" ya biçûk counter-nebûbûn, li wir - doz li neyînî. Dawîanîna mezinbûna pere atmosfera dihîne diqewime dema warê vega di navbera atmosfera macroion volume ion û hevsengiyên belavbûn termal ji counterions biçûk. Di encama vê nakokiya di ferqa potansiyela di navbera atmosfer û macroions dihîne potansiyela Donnan e. potansiyela Donnan her weha ji bo wekî potansiyel (membrane), ji ber ku rewşeke ku dişibe li membrane semipermeable pêk tê, ji bo nimûne, dema ku ew ji hev vediqetînin çareseriya electrolyte ya ku nebûbûn, ji du cureyên - jêhatî û jêhatî yên derbas therethrough ji avika ji safî ne.

potansiyela Donnan dikare wekî doza sînordarkirina ji potansiyela diffusion de, dema ku guhêrbariya yek ji nebûbûn, (di vê rewşê de macroion) sifir e hesibandin. Paşê, li gor [1, p. 535], ku berpirsiya counter wekhev ji bo yek:

E d = (RT / F) Dr ( A1 / A2), ku

Ed - potansiyela Donnan;

R - berdewam gazê gerdûnî;

T - germahiya thermodynamic;

F - Faraday berdewam;

a1, a2 - counter-çalakiyên li qonaxên, têkilî.

Di vê endam, ku membrana ji hev vediqetînin çareseriyên poliosnovaniya (pH = Lg a 1 = 14) û polyacid (pH = Lg a 2 = 0), potansiyela Donnan li seranserê membrane di germîya odeyê de (T = 300 0 K) dê bibin:

E d = (RT / F) (lg a (8.3 * 300/96500) * Dr (10) = (14 - 0) - Lg a 2 1) * Dr (10) = 0.83 Volts

Donnan bilind potansiyela rasterast li gor ku germahiya. Ji bo belavkirina hucreya electrochemical Peltier germa çavkaniya tekane ji bo hilberîna karê kêrhatî ye, lê ne tiştekî ecêb e ku van hêmanan emf bi zêdebûna germahiya zêde dike. Di hucreyê de netîceyên ji bo hilberîna kar, germa Peltier tim ji jîngeha girtin. Dema pês niha bi rêya EDL bandora Donnan, di alî hev re bi rêya erênî yên warê DES avakirin (i.e., dema ku li qada DES performs karên erênî), germahiya ji jîngehê ji bo hilberîna vê rojnameyê de bihelînin.

Lê element diffusion guhertina berdewam û unidirectional li giranîya ion, ku di dawîyê de ji Tezmînatê ji giranîya reşkirin û da sekinandin û belavkirina derhêneriya, bervajî, balansên Donnan, ku tê de, di doza ji belavajî quasistatic giranîya ion Pêl, carekê Piştî ku nirxê diyar e, mayine .

Hêjîrê. 2 a diagram potansîyelê Redox yên bertekên hydrogen û oksîjenê dema guhertina acidity yên çareseriyê nîşan dide. Ev tablo nîşan dide ku potansîyela elektrodê nerazîbûnên damezrandina oksîjena di nebûna nebûbûn, OH- (1.23 volts di nava derdoreke tirş) cuda ji potansiyela heman at zê (0.4 volts di medium alkaline) at 0.83 volt e. Bi heman awayî, di potansiyela elektrodê reaksiyoneke hydrogen-qadê di nebûna H + (-0.83 volts li medium alkaline) cuda ji potansiyela heman at zê (0 in an medium acid) e, her at 0.83 volts [4. 66-67]. ango Aşkereye ku 0.83 volts ji bo bidestxistina zê de ji avê li nebûbûn, respective pêwîst e. Ev tê wê wateyê ku 0.83 volts bo girseyî yên xwedûrkirineke bêalî ji gerdên avê nav H + û îyonên OH- pêwîst e. Bi vî awayî, eger membrana li Element space elektironî me medium tirş û di anodic alkaline tê destekkirin, di voltaja dikarin DEL 0.83 volts xwe, ya ku di peymana baş bi hesabên teorîk zûtir pêşkêşî bigihîne. Ev voltaja a space Gehînerî bilind membrane DES destê xwedûrkirineke avê nav nebûbûn, di nav de jî pêşkêş dike.

Hêjîrê. 2. Diagram potansîyelê berteka Redox

decomposition avê, û nerînên + H û OH- nav hydrogen û oksîjenê.

IF û Peltier germiya. (Pêvek №2)

"Sedema bandora Peltier e ku enerjiya navînî ji carriers xerc (ji bo elektronan definiteness) tev li Gehînerî elektrîkê li conductors yên cuda cuda ... Di derbasbûna ji yek conductor nav electron din an ragihîne tevna elektrîkê de bêedebî an temam kêmasiya enerjiyê li ser hesabê xwe (li gor alî niha).

Hêjîrê. 3. The bandora Peltier li ser metal têkiliyê û n- semiconductor li: ԐF - level Fermi; ԐC - binê band conduction ji semiconductor; ԐV - band Valence; Ez - rêya erênî yên niha; derdorên bi tîrên puxt dike elektron li banî tê.

Di bûyera pêşîn de li nêzîkî têkilî serbest e, û ya duyem jî - ku bi navê xwe de bihelînin .. germiya Peltier. Ji bo nimûne, li ser semiconductor contact - metal (Xiflteya 3) enerjî yên elektronan ku ji n-type semiconductor ji metal (touch hiştin) derbas e bi awayekî bilindtir e ji ԐF enerjiyê Fermi. Ji ber vê yekê, ew bi binpêkirina balansên termal di metal. Balansên ku weke encama pevçûnên hatiye restorekirin, li ku thermalized elektronan, dayîna kirîstalî enerjî ji heyînîya. grid. The metal semiconductor (touch rastê) dikare bi tenê di elektronan enerjîk herî çêbin, da ku gazê ne û elektronek di metal .Yekîtîya. Li ser dasekinandina belavkirina ahengek ji lattice telef enerjiyê lereya "[2, p. 552].

Ku serî li rewşa metal / p-semiconductor similar e. Ji ber ku p-Gehînerî kunên semiconductor ne band Valence wê ew e ku li jêr wê asta Fermi, piştre têkilî bê cooled wê, li ku elektronan dikişin, ji p-semiconductor ji metal. germiya Peltier berdan an jî kirîn ji aliyê têkiliya du conductors, ji ber ku di hilberînê yên neyînî an jî erênî yên KU navxweyî ye.

Beşek ji gap contact çepê (Hêjîrê. 3), ku li ser diravên ku li Peltier germê, an hucreya electrolytic, ji bo nimûne, çareseriya aqueous NaOH (Wêne 4) û semiconductor metal û n-de bila be kîmya bêruh.

Hêjîrê. 4. contact çepê n-semiconductor û metal vekirî û li ku ferqa di çareseriya electrolyte bicih e. Kurdî, heman wekî li Hêjîrê in. 3.

Ji ber ku, gava ku pês niha «ez», ji semiconductor ya n-elektronan li enerjiyê mezintir giha çareseriyeke ji derveyî çareseriya di metal tê, ev enerjî ji heyînîya (germiya Peltier), divê di hucreyê de rawestin.

Niha bi rêya hucreyî xwe bi tenê doza ji belavajî tê de reaksiyonên electrochemical. Ger berteka exothermic di hucreyê de, di germê Peltier ku di hucreyê de hatin berdan, wek bêtir wê heye cîkîda her'in. Ger berteka di hucreya - endothermic, ji germiya Peltier e bi tevahî an jî qismî ji bo bandora endothermic tazmînata, ango, ji bo avakirina berhemên berteka. Di vê mînakê de, bi giştî jî bertek hucreya: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endothermic, da germê (enerjî) ya Peltier e ji bo afirandina gerdên û H2 O2, bi ser elektrod avakirin. Bi vî awayî, em bigihîjin wê germiya Peltier li navîn di rastê n-contact semiconductor / metal hilbijartinName paş nav jîngeha serbest ne, û ku di form of enerjiya kîmyayî ya haydrojinê û oksîjenê gerdên veşartin. Aşkira ye, operasyona ku ji çavkaniya voltaja derva ji bo electrolysis avê telef, di vê rewşê de kêmtir ji di doza elektrod identical dê bibe sedema tu xuyanîbûna bandora Peltier ..

Xincî ku taybetiyên elektrod, di hucreyê de electrolytic bi xwe dikarin displin, an jî bi awayekî germ û dema derbas wê ya niha Peltier. Şert û mercên ku hema hema-statîk, guhertina potansiyela ji şaneyên Gibbs [4, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, ku li

Δ H - direfşê yên di hucreyê de;

T - germahiya thermodynamic;

Δ S - guhertina di entropy yên di hucreyê de;

Q = - T Δ S - germiya hucreya Peltier.

Ji bo hucreyek electrochemical hydrogen-oksîjenê li T = 298 (K), guhertina li direfşê ΔHpr = - 8 284.5 (kJ / mol) [, p. 120], guhertin di Gibbs potansiyela [4. a. 60]:

ΔGpr = - zFE = 2 * 96485 * 1.23 = - 237.3 (kJ / mol), ku

z - Hejmara elektronan per molekulek;

F - Faraday berdewam;

E - emf hucreyê de.

ji ber vê yekê

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

ango hydrogen-oksîjenê hucreya electrochemical germahî di jîngeha Peltier, dema başkirina entropy xwe û di selikekê xwe. Hingê, di vê pêvajoyê de bervajiya, li electrolysis avê, ew e ku di doza nimuneya me de, Peltier germa Q mod = - ave Q = - 47.3 (kJ / mol) ji electrolyte dê ji derdora xwe de bihelînin.

Sitiyê, P - germê Peltier ji jîngehê di rastê n-contact semiconductor / metal. Ji germa P> 0 divê di hucreyê de stand, lê ji ber ku decomposition av di hucreyê de berteka endothermic (Δ H> 0), ji germiya Peltier P e ji bo bandora germahiyê, ji bo ku bertekên tazmînata:

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

Mod Q girêdayî bi tenê li ser kompozîsyona ji electrolyte, ji ber Ev a karakterîstîk ên hucreyê de electrolytic bi elektrod bêruh e, û n girêdayî bi tenê li ser materyalên elektrodê ye.

Hevkêşeya (1) nîşan dide ku germiya Peltier P û Peltier germ Q mod, ne li hilberînê yên kar bikêr. ango germiya Peltier dûr ji medium girtin mesrefa zêde ya ji jêdereke hêz ji derve pêwîst ji bo electrolysis kêm dike. A rewşa ku medium germê de çavkaniyeke enerjiyê ji bo hilberîna karê kêrhatî ye, karakterîstîk ên belavbûn e, herweha ji bo gelek hucreyên electrochemical, wergerandî yên van hêmanan bi [3, p li banî tê. 248 - 249].

Çavkanî

1. Gerasimov Ya. Bêguman I. yên kîmyayê. Tutorial: Ji bo zanîngehên. 2 t. T.II. - ed 2nd .. - M:. Chemistry, Moscow, 1973. - 624 p.
2. Dashevskiy 3. bandora M. Peltier. // ensîklopediya Physical. Di 5 m. T. III. Magneto - Poynting pęça. / Ch. Ed. A. M. Prohorov. Ed. count. DM Alekseev, A. M. Baldin, AM Bonch-Bruevich, A. Borovik-Romanov û yên din - M:.. Great Encyclopedia Russian, 1992. - 672 p. - ISBN 5-85270-019-3 (3 m.); ISBN 5-85270-034-7.
3. Krasnov KS Chemistry Physical. Di 2 pirtûk. Vol. 1. Binesaziya Matter. Thermodynamics: Proc. ji bo dibistanên bilind; KS Krasnov, N. K. Vorobev, I. et al Godnev -. Ed 3rd .. - M:. Bilind. wk, 2001. -. 512. - ISBN 5-06-004025-9.
4. Krasnov KS Chemistry Physical. Di 2 pirtûk. Vol. 2. elektrokîmyayê. kinetics Kîmyewî û katjimêr: Proc. ji bo dibistanên bilind; KS Krasnov, NK Vorobyov I. N. Godnev et al. -3 ed., Rev. - M:. Bilind. wk, 2001. -. 319. - ISBN 5-06-004026-7.
5. Bêguman giştî Sivukhin DV of physics. Tutorial: Ji bo zanîngehên. Di 5 m. T.III. Elektrîk. - ed 4th, klîşeyên .. - M: FIZMATLIT;. Verlag ji MIPT, 2004. - 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 (3 m.); 5-89155-086-5.
6. Tager A. A. kîmya fizîkî ya polymers. - M:. Chemistry, Moscow, 1968. - 536 p.
7. kinetics Vetter K. Electrochemical, dikin ji zimanê German bi guhertina nivîskarê ji bo çapa Rûsyayê, edited by Corr. Yekîtiya Sovyetê Academy of Sciences prof. Kolotyrkin YM - M:. Chemistry, Moscow, 1967. - 856 p.
8. P. Atkins Chemistry Physical. Di 2 v. T.I., dikin ji zimanê English ya doktorê zanistên kîmyewî Butin KP - M:. Mir, Moscow, 1980. - 580 p.