Galuega aoga e ala i le vevela o le Siosiomaga

Vaega 1. O nisi faaupuga ma faamatalaga.

Le malosi electromotive (emf) e taua vaega fanua malosi mai fafo e aofia ai se punavai i le taimi nei ... malosi mai fafo o lo o galue i electroplating sela i le tuaoi o le va o le electrolyte ma le electrodes. Latou foi faagaoioia i luga o le tuaoi i le va o uʻamea dissimilar lua ma iloa ai le fesootai eseesega gafatia therebetween [5, p. 193, 191]. Aofaiga oso potentials i luga o luga uma o le vaega o le matagaluega e tutusa i le eseesega i le va o le agavaa conductors, o loo i le pito e filifili, ma ua taʻua o le matagaluega avetaavale electromotive emf malosi ... filifili e aofia ai na o le conductors o le muamua ituaiga e tutusa ma le oso gafatia i le va o le muamua ma le avetaavale mulimuli i tuusao faafesootai i latou (tulafono Volta) ... Afai e lelei tatala le matagaluega, o le emf lenei matagaluega e o. E faasaʻo ai le avetaavale matagaluega-avanoa, lea e aofia ai i se tasi electrolyte, talafeagai volts tulafono ... E mautinoa lava, e na o matagaluega avetaavale e aofia ai se tasi avetaavale o le ituaiga lona lua o sela electrochemical (po filifili elemene electrochemical) [1, p. 490 - 491].

Polyelectrolytes e polymers mafai ona dissociating i ions i fofo, faapea i le macromolecule lava lea e tasi, o se vaega tele o le faisoo o moliaga ... polyelectrolytes crosslinked (Ion exchangers, resin Ion-fesuiaiga o tupe) e mafai ona tatala, na o le malena ae, ae o le faatumauina o le tomai e dissociate [6, p. 320 - 321]. Polyelectrolytes dissociate i le lelei molia macroion ma H ions + ua valaauina polyacids ma dissociates i lelei molia ions ma OH- macroion taʻua poliosnovaniyami.

Donnan gafatia equilibrium le eseesega i le tulaga e tupu i le tuaoi vaega i le va o le electrolytes lua pe afai e le permeable lenei tapulaa uma ions. e mafai ona mafua Impermeability tapulaa mo nisi ions, mo se faataitaiga, o le afioaga o le membranes ma lava pores vaapiapi lea e sopoia mo fasimea luga a tele nisi. permeability filifili o le Ofisa o tupu ma afai o so o se ions malosi e fesootai i se tasi o le vaega e tuua masani e le mafai. Tonu amio resins fesuiaiga Ion ionic, po Ion-fesuiaiga vaega faatulagaina fusi homopolar i le lattice molecular po o Taiala. O le tali, o le i totonu o pepa faatumu e pei matrices faatasi i ai se vaega e tasi; fofo, o loo i fafo, - o le lona lua [7. 77].

O le vaega lua o le eletise (EDL) ua tulai mai i le Ofisa o le lua vaega faatulagaina o molia oppositely faaputuga lafoaia i se mea mamao mai le tasi i le isi [7. 96].

Peltier faatino lenei faaesea po o le mitiia o le vevela i le fesootaiga o conductors eseese e lua e faalagolago i le taitaiga o loo i ai nei i le eletise o loo tafe e ala i le fesootaiga [2, p. 552].

Vaega 2: O le faaaogaina o le auala vevela i le electrolysis o vai.

Mafaufau i le auala o le tulai mai o le matagaluega o le sela electrochemical (inei elemene), faaalia schematically i le mati. 1, e sili atu emf ona o le fesootaiga i totonu eseesega gafatia (PKK) ma le aafiaga o Donnan (faamatalaga puupuu o le uiga moni lea o le aafiaga Donnan, PKK lotoifale ma fesootai ua tuuina vevela Peltier i le vaega o le mataupu lona tolu).

Mati. 1. faatusa Schematic o se feaveai electrochemical: 1 - Ua faafesootaia ai le cathode i se fofo o le 3, o le tali electrochemical faaitiitiga o le cations electrolyte tupu i luga o le fogaeleele, na faia o se doped mamafa chemically inert n-semiconductor. Vaega o le cathode fesootai atu i se puna volitiga fafo, metallized; 2 - Ua faafesootaia ai le anode i se fofo o le 4, i luga oi tupu tali oxidation electrochemical o le anions electrolyte, faia o chemically inert mamafa doped p-semiconductor. Vaega o le anode fesootai atu i se puna volitiga fafo, metallized; 3 - avanoa cathode, fofo polyelectrolyte, dissociating i le vai i macroion R- le lelei molia ma lelei molia counterions laiti K + (i le faataitaiga nei o le hydrogen Ion H +); 4 - fofo polyelectrolyte Mea anode i le vai dissociating i lelei molia macroion R + ma molia le lelei counterions laiti A- (i lenei faataitaiga e hydroxide ions OH-); 5 - le membrane (diaphragm), e impermeable e macromolecules (macroion) polyelectrolytes, ae atoatoa permeable e counterions laiti K +, A- ma molecules vai faasoa avanoa 3 ma le 4; Evnesh - se puna volitiga fafo.

Emf e aafiaga Donnan

Mo le manino, o le electrolyte o le va cathode (. 3, Ata 1) Ua fofo polyacid aqueous filifilia (R-T +), o le electrolyte ma le Mea e anode (4, mati 1.) - poliosnovaniya aqueous (R + OH-). O se taunuuga o dissociation polyacids i le Mea e cathode, e latalata i luga o le cathode (1, mati. 1), ei ai se faateleina o faasalaga o H + ions. totogi lelei faaali mai i le vaipanoa o le cathode luga ua lē o totogia molia le lelei macroions R-, talu le mafai ona latou o mai latalata i le laualuga o le cathode ona o lona tele ma le afioaga o se siosiomaga ionic molia lelei (mo auiliiliga vaai. Faamatalaga Donnan faamamaluina i totonu o le Pepa Faaopoopo №1 o le vaega lona tolu o le tusiga). O lea la, o le vaega tuaoi o se tali saʻo i le fesootaiga ma le cathode luga se totogi lelei. O se taunuuga, o se induction electrostatic i luga cathode, tuaoi ma le fofo, ei ai se tau faaee atu le lelei o le electrons conduction. Ie i le Ofisa o le va o le cathode luga ma fofo des tupu. tuleia fanua o le des electrons mai le cathode - i le fofo.

E faapena foi, i luga o le anode (2, mati. 1), o le vaega tuaoi o le fofo i le Mea e anode (4, mati. 1) saʻo i le fesootaiga ma le anode luga se totogi lelei, ma i luga anode, tuaoi ma le fofo, ei ai se totogi lelei. Ie i le Ofisa o le va o le anode luga ma le fofo e tupu foi des. tuleia fanua o le des electrons mai le tali - o se anode.

O lea la, o le fanua o des i le interfaces o le cathode ma anode ma le fofo, lagolagoina diffusion Ion fofo vevela, e lua ni puna emf lotoifale, i le faia i konaseti ma se puna fafo, i.e., tulei le tau faaee atu le lelei i le matasele counterclockwise.

Dissociation poliosnovaniya polyacids ma mafua ai foi diffusion vevela e ala i le membrane (5, Ata 1) H + ions mai le va cathodic -. I le anode, ma ions OH- mai le Mea e anode - a cathode. Macroion R + ma R- polyelectrolytes le mafai ona agai i le membrane, o lea mai le cathode avanoa o loo i ai se tau faaee atu le lelei sili atu, ma mai le va anodic - se totogi lelei sili atu, i.e., ei ai se isi DPP ona o le aafiaga Donnan. O lea, e tupu foi le membrane i totonu o le emf, i le faia i konaseti ma se puna i fafo o diffusion vevela ma le tausia o le fofo o ions.

I o tatou faataitaiga, o le volitiga i le membrane mafai ona e aapa 0,83 volts, e pei lenei tutusa i se suiga i tulaga o tusitusiga electrode hydrogen mai - 0,83 e 0 volts i le soloaiga mai le auala alkaline i le Mea e anode le siosiomaga acidic Mea cathode. Mo nisi faamatalaga, tagai i. I le Pepa Faaopoopo №1 o le vaega lona tolu o le tusiga.

Emf PKK mai totonu

O le emf elemene E tulai mai, e aofia ai i le anode semiconductor fesootaiga ma cathode i lo latou vaega uamea auauna atu e faafesootai ai le puna volitiga fafo. O lenei emf ona o PKK totonu. e le faia Internal AFAI, faatusatusa i le fanua i fafo i le avanoa o loo siomia ai le conductors fesootaiga, i.e. E le aafia ai le lafo o molia fasimea fafo atu o le conductors. Fausiaina n-semiconductor / uamea / p-semiconductor ua lava le iloa ma o loo faaaogaina, mo se faataitaiga, o se thermoelectric module Peltier. O le tele naua o le emf e pei o se fausaga i potu vevela e mafai ona ausia tulaga faatauaina o le poloaiga o le 0.4 - 0,6 voliti [5, p. 459; 2, p. 552]. Fields i fesootaiga ua faatonuina i se auala o le a latou tulei electrons counterclockwise i le matasele, i.e. gaoioiga i le konaseti i le puna mai fafo. O le electrons sii le malosi tulaga o le auala popoga le vevela o le Peltier.

Internal AFAI e tulai mai ona o le diffusion o electrons i le fesootaiga o vaega o le electrodes ma le fofo, i luga o le ese mai ai, tuleia electrons i le faʻauati taitaiga i le matasele. Ie le lafo faatu o electrons i le elemene counterclockwise i nei e tatau ona faasoasoa faafesootai vevela Peltier. ae ona le faaliliuina atu o electrons mai le cathode i le tali ma le fofo i le anode ua tatau ai faatasi ma se uiga faaalia endothermic faatupuina hydrogen ma le okesene, e le tatalaina i tua le vevela o le Peltier i le auala, ma o le faaitiitia ai o le aafiaga endothermic, i.e. pei o le "faasaoina" i le enthalpy o le faavaega o hydrogen ma okesene. Mo nisi faamatalaga, tagai i. I le Pepa Faaopoopo №2 le vaega lona tolu o le tusiga.

feaveaʻia (electrons ma ions) agai i elemene matagaluega le ala tapunia, e leai se totogi i le elemene e le o agai i se matagaluega tapuni. Taitasi anode electron maua mai le tali (i le faagasologa o oxidation o ions OH- e molecules okesene), ma ui atu i se matagaluega i fafo i le cathode, ua volatilized faatasi molecules hydrogen (i le faagasologa o le toe faaleleia o ions H +). E faapena foi ions OH- ma H + te le agai i se matagaluega tapunia, ae le na o le tutusa electrode, ona liuausa i le tulaga o molecular hydrogen ma okesene. Ie ma le ions ma electrons taitasi o femaliuaʻi i lona siosiomaga i accelerating fanua o des, ma le faaiuga o le ala, ina ua latou oo atu i le laualuga o le electrode ua tuufaatasi i le molecule, faaliliuina le malosi teuina atoa - o le malosi o se sootaga vailaau, ma i fafo o le matasele!

punaoa i totonu uma o emf Elemene, faaitiitia tau puna mai fafo mo electrolysis vai. O lea la, o le vevela o le ambient popoga elemene i le taimi o lona taotoga e faatumauina diffusion o des, o le faaitiitia o le tau o le puna i fafo, i.e., E faateleina ai le le lelei electrolysis.

Electrolysis o le vai e aunoa ma se puna mai fafo.

I le toe iloiloina o le faagasologa e tutupu i le elemene faaalia i le mati. 1, e le faia se tapulaa puna mai fafo i totonu o tala. Faapea la o le tetee i le lotoifale e tutusa ma Rd ma a volitiga o 0. lena Evnesh Elemene electrodes ua shorted i se avega e aunoa ma galuega (tagai i le mati. 5). I lenei tulaga, o le taitaiga ma le maoae o des fanua e tulai mai i le Ofisa i le elemene tumau le tasi.

Mati. 5. Nai lo Evnesh (mati. 1) e aofia ai RL avega e aunoa ma galuega.

Fuafuaina le tulaga o le tafe mai i le taimi nei le fuafuaina i lenei elemene. Suia o le gafatia Gibbs, e tusa ma le fua faatatau (1) o le Pepa Faaopoopo №1 o le vaega lona tolu o le tusiga:

Δ G arr = (Δ arr H - n) + mod Q

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

arr le Δ G <0 ma le faagasologa o le fuafuaina foi e mafai.

Le a tatou iloiloina nisi o elemene hydrogen tupulaga tali tupu i se auala acidic (electrode gafatia o 0 volts), ma le okesene i se alkaline (electrode gafatia o 0.4 volts). O potentials electrode maua ai se membrane (5, mati. 5), o le volitiga i lea e tatau ona 0,83 volts lenei. Ie le malosi e manaomia mo le faavaeina o hydrogen ma le okesene e faaitiitia e 0.83 (eV / molecule). Ona o le tulaga o le mauaina o le faagasologa o le fuafuaina o le a:

P> 1,23 - 0.83 = 0.4 (eV / molecule) = 77.2 (kJ / mol) (2)

Tatou te maua le pa malosi o le molecules hydrogen ma le okesene ma 'alo' ese ma e aunoa ma le faaaogaina o se puna volitiga fafo. Ie e oo lava i n = 0.4 (eV / molecule), i.e. pe a le electrode totonu HPDC 0.4 volts, o le a elemene i se tulaga o equilibrium maoae, ma so o se (e tusa lava laiti) suiga o le a mafua ai tulaga paleni i le taimi nei i totonu o le matagaluega.

O le isi faafitauli i le tali i le electrodes o le malosi faatoagaina mai, ae ua aveesea e ala i le aafiaga auala faaofuofu, e tulai mai ona o le smallness o le avanoa i le va o le electrodes ma le fofo [7, p. 147-149].

O lea, i luga o le faavae o le iloiloga le malosi, tatou te faapea atu i le taimi nei le fuafuaina i le elemene faaalia i le mati. 5, e mafai. Ae o le mea mafuaaga faaletino e mafai ona mafua lenei i le taimi nei? O nei mafuaaga o loo lisi atu i lalo:

1. O le mafuaaga ona o le suiga o electrons mai le cathode i le fofo maualuga atu nai lo le avanoa o le soloaiga mai le anode i le fofo, talu n-semiconductor cathode ei ai le tele o electrons saoloto i se tulaga o le malosi sili, ma le p-semiconductor anode - na o le "pu", ma o nei "pu" ua i ai i se tulaga o le malosi i lalo o le electrons cathode;

2. Ua lagolagoina le membrane i le va cathode o se siosiomaga acidic, ma i le anode - alkaline. I le tulaga o electrodes inert, o lenei e tau atu i le mea moni e faapea ua avea tele a gafatia electrode cathode nai lo le anode. O le mea lea, e tatau ona agai i electrons e ala i se fesootaiga i fafo mai le anode i le cathode;

3. O le laualuga o pulea le polyelectrolyte fofo e tulai mai ona o le aafiaga Donnan, ua faia i le electrode / fofo fanua e pei o le fanua i le cathode uunaia fua electron mai le cathode i le tali, ma le fanua i le anode - ulufale electron i le anode mai le tali;

4. paleni i luma ma suia tali i le electrodes (fesuiaiga āu) biased i H + ions tali tuusao faaitiitia i le cathode ma oxidation o ions OH- i le anode, talu o loo tuuina atu faatasi i latou i le faavaeina o kasa (H2 ma O2) e mafai ona faigofie ona tuua sone tali (Le a le Mataupu Faavae Chatelier).

Suesuega.

Mo iloiloga Aofaiga o le volitiga le salafa o le avega i le aafiaga Donnan, o se suesuega sa faatinoina i lea ei le elemene cathode o le faagaoioia carbon ma le electrode graphite i fafo ma se anode - o se tuufaatasiga o faagaoioia carbon ma anion resin AB-17-8 ma le electrode graphite fafo. Electrolyte - fofo NaOH aqueous, anode ma cathode avanoa tuueseeseina e se lagona gaosi. I tatala electrodes i fafo o lenei elemene sa a volitiga o le 50 MV. Ina ua fesootai atu i se vaega o le avega mai fafo 10 faatulagaina ohm le taimi nei o le uiga i le 500 microamps. Ina ua faateleina le vevela ambient mai le 20 i le 30 0C volitiga i le electrode fafo faateleina e 54 MV. Faateleina le volitiga i le vevela ambient faamaonia ai le puna o le emf o diffusion, i.e. lafo vevela o le fasimea.

Mo iloiloga Aofaiga o le volitiga le salafa o le avega mai le totonu uamea HPDC / tofotofo semiconductor na faia i ai le aofia cathode feaveai o le efuefu graphite gaosi i le electrode graphite i fafo ma se anode - a efuefu o carbide boron (B4C, p-semiconductor) ma le electrode graphite fafo. Electrolyte - fofo NaOH aqueous, anode ma cathode avanoa tuueseeseina e se lagona gaosi. I tatala electrodes i fafo o le volitiga elemene sa e uiga i le 150 MV. Ina ua fesootai le avega mai fafo i le elemene 50 volitiga kOhm faapauu 35 MV., O se mataua volitiga malosi ona o le maualalo carbide boron vala aut ¯ u ma, o se taunuuga, o se elemene tetee maualuga i totonu. Suesuega volitiga versus vevela mo se elemene o ia fausaga e le o faatinoina. ua mafua ona o le mea moni e faapea o lenei, mo se semiconductor, e faalagolago i lona tuufaatasiga vailaau, tikeri o doping ma isi meatotino, o le suiga o le vevela i ni auala eseese e mafai ona aafia lona tulaga Fermi. Ie aafiaga vevela i emf Elemene (faateleina pe faaitiitia), i le tulaga lenei e faalagolago i le mea e faaaoga, o lea e le tofotofo faailoga lea o lenei.

I le taimi lea e faaauau pea le isi faataitaiga i le faia o se tuufaatasiga o faagaoioia carbon efuefu ma KU-2-8 ma le electrode uamea stainless i fafo ma le anode mai o se tuufaatasiga o faagaoioia resin efuefu ma anion carbon cathode feaveai lea AB-17-8 i le electrode fafo mai uamea stainless. Electrolyte - fofo aqueous o NaCl, o le anode ma cathode avanoa tuueseeseina e se lagona gaosi. electrodes i fafo o lenei elemene ma Oketopa 2011 e mafai ona puupuu-matagaluega i ammeter e aunoa ma galuega. I le taimi nei o loo faaalia ai se ammeter, e uiga i se aso ina ua mavae lea, o le faaitiitia e 1 MA - e oo atu i le 100 mkA (o foliga ona o le polarization o le electrodes), ma talu ai e le suia e sili atu lea nai lo se tausaga.

I suesuega talafeagai faamatalaina i luga e fesootai ma le taunuuga sili inaccessibility mea lelei maua tele maualalo ifo nai lo theoretically mafai ai. I le faaopoopo atu, ia e iloa o se vaega o le emf lotoifale atoa susunuina pea elemene mo le faatumauina o le tali electrode (o le tuuina atu o hydrogen ma le okesene) ma e le mafai ona fuaina i le matagaluega mai fafo.

Faaiuga.

Summing i luga, e mafai ona tatou faapea atu o le natura e mafai ai i tatou e liliu le malosi vevela i le malosi po o galuega aoga, ae o le faaaogaina o se "ea faamafanafana" siosiomaga ma le i ai o se "pusaaisa". Lea Donnan aafiaga ma totonu AFAI malosi vevela liua o le molia fasimea i le malosi fanua eletise DEL e pei o le vevela tali endothermic ua liua i le malosi vailaau.

Manatu elemene alu uma vevela fesootaiga mai le auala ma le vai, ma allocates mana eletise, hydrogen ma le okesene! Lē gata i lea, o le faagasologa o le taumafaina le malosi ma le faaaogaina o hydrogen o se suauu, ma le vai toe foi i tua i le auala vevela!

Vaega 3 o le Pepa Faaopoopo.

O lenei vaega ua toe talanoaina Donnan aafiaga equilibrium, i le fuafua o le totonu uamea HPDC / semiconductor ma le vevela Peltier i tali redox ma electrode potentials i le elemene.

gafatia Donnan (Faaopoopoga №1)

Mafaufau i le auala o le tulai mai o Donnan agavaa mo le tulaga polyelectrolyte. Ina ua mavae counterions amata ona laiti polyelectrolyte dissociation, e ala i diffusion, ma tuua ai le tele o lo o nofoia e le macromolecule. diffusion Directional o counterions o macromolecules laiti polyelectrolyte voluma i le mafai ona totogi aitalafu e tatau ona totogi i faasalaga faateleina i le tele o le macromolecule pe a faatusatusa i le isi vaega o le vaifofo. Gata i lea, pe afai, mo se faataitaiga, ua le lelei molia counterions laiti, lea ua iʻu ai i le vaega i totonu o le macromolecule ua lelei molia, ma le vaifofo o le taimi lava e sosoo ma le tele o le macromolecule - lelei. Ie faataamilo i se voluma macroion molia lelei, ei ai se ituaiga o le "siosiomaga Ion" o le tamai laulau-ions - leaga molia. Faamutaina tuputupu ae totogi siosiomaga ionic e tupu pe afai o le fanua electrostatic le va o le siosiomaga macroion voluma Ion ma paleni o le diffusion vevela o counterions laiti. O le taunuuga o equilibrium eseesega le gafatia le va o le siosiomaga ma le macroions ionic le malosiaga Donnan. Donnan agavaa ua taua foi o le membrane gafatia, ona se tulaga faapena e tupu i luga o se membrane semipermeable, mo se faataitaiga, pe a tuueseeseina le fofo electrolyte lea ei ions o ituaiga e lua - e mafai ma le mafai ona uia therethrough o le mafai ona totogi aitalafu mama.

e mafai ona iloiloina Donnan faamoemoega o ni a ma le faatapulaaina o tulaga o le gafatia diffusion, pe a le feoai o se tasi o le ions (i lenei macroion tulaga) e o. Ona, e tusa ma [1, p. 535], faia o moliaga o le fata tutusa ma le tasi:

E d = (RT / F) Ln ( a1 / a2), pe afai

Ed - Donnan gafatia;

R - aoao pea kasa;

T - vevela thermodynamic;

F - tumau Faraday;

a1, a2 - fata-gaoioiga i le vaega fesootai.

I totonu o lenei tagata, lea o le membrane tuueseeseina fofo poliosnovaniya (TA = Lg a 1 = 14) ma polyacid (TA = Lg a 2 = 0), gafatia Donnan i le membrane i le vevela o le potu (T = 300 0 K) o le a:

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

faateleina gafatia Donnan i tuusao vaega e vevela. Mo diffusion o le vevela feaveai electrochemical Peltier o le punavai e tasi mo le tuuina atu o galuega aoga, e le ofo ai elemene e emf e faateleina ma le faateleina o le vevela. I diffusion feaveai mo le tuuina atu o galuega, vevela Peltier ua aveina i taimi uma mai le siosiomaga. Ina ua faia tupe i le taimi nei e ala i le EDL aafiaga Donnan, i se faatonuga coinciding i le itu lelei o le fanua o des (i.e., pe le fanua o des faatinoina galuega lelei), e mitiia vevela mai le siosiomaga mo le tuuina atu o lenei pepa.

Ae o le diffusion elemene o se suiga e faifai pea ma unidirectional i faasalaga Ion, lea na iu lava ina taitai atu ai i le equalization o faasalaga ma taofia faatonuina diffusion, e le pei equilibrium Donnan, lea, i se tulaga faaletonu i paipa o faasalaga Ion quasistatic āu, o le taimi ina ua taunuu i se taua patino, e tumau pea e le suia .

Mati. 2 o loo faaalia ai se ata o le potentials redox o le tali o hydrogen ma le okesene ina ua suia le acidity o le vaifofo. O le siata o loo faaalia ai e faapea o le electrode gafatia o le tali faavaeina le okesene i le leai o ions OH- (1.23 volts i se siosiomaga acidic) e ese mai le tulaga lava lea e tasi i le faasalaga maualuga (0.4 volts i se auala alkaline) i 0,83 volts. E faapena foi, o le electrode gafatia o tali hydrogen-fausia i le leai o H + (-0.83 volts i auala alkaline) e ese mai le tulaga lava lea e tasi i le faasalaga maualuga (0 V i se auala acid), foi i 0,83 volts [4. 66-67]. Ie faamaonia 0,83 volts e manaomia ina ia maua ai se faasalaga maualuga o le vai i le ions taitasi. O lona uiga e 0,83 volts e manaomia mo se vaega tele o dissociation faaituau o molecules vai i H + ma ions OH-. O lea la, pe afai o le membrane ua lagolagoina i auala acidic tatou avanoa cathode elemene ma i se anodic alkaline, o le volitiga mafai ona e aapa lona DEL 0,83 volts, o loo i maliega lelei ma le fuafuaga faʻalemafaufau tuuina atu muamua. O lenei volitiga maua ai se membrane avanoa conductivity maualuga des e dissociation vai i ions i totonu.

Mati. 2. Ata potentials tali redox

decomposition o vai, ma H + ions ma OH- i hydrogen ma okesene.

vevela AFAI ma Peltier (Faaopoopoga №2)

"O le mafuaaga o le aafiaga Peltier e faapea o le malosi averesi o le feaveaʻia totogi (mo definiteness electrons) aafia i le conductivity eletise i conductors eseese o eseese ... I le soloaiga mai le tasi avetaavale i se isi electron po o le auina atu grid mana sili atu po o le faaopoopo atu i le leai o se malosi i lona totogi (e faalagolago i le taitaiga i le taimi nei).

Mati. 3. O le aafiaga Peltier i le uamea fesootaiga ma le n- semiconductor: ԐF - tulaga Fermi; ԐC - le pito i lalo o le vaega conduction o le semiconductor; ԐV - vaega valence; I - taitaiga lelei o le taimi nei; liʻo ma ufanafana faaalia schematically electrons.

I le tulaga muamua i tafatafa o le fesootaiga ua faamaloloina, ma le lona lua - o le mea ua taʻua o mitiia .. vevela Peltier. Mo se faataitaiga, i le fesootai semiconductor - uamea (Ata 3) o le malosi o le electrons e oo mai le n-ituaiga semiconductor i uamea (paʻi taumatau) e matua sili atu nai lo le ԐF malosi Fermi. Mea lea, ua latou solia le equilibrium vevela i le uamea. ua toefuataiina Equilibrium o se taunuuga o collisions, lea thermalized electrons, tuuina atu crystalline le malosi sili atu. grid. O le uamea semiconductor (taumatau paʻi) e mafai ona faataunuuina na o le electrons sili ona malosi, ina ia kasa electron i le cools uamea. I le toefuataiga o le equilibrium tufatufaina o oscillation malosi lattice susunuina "[2, p. 552].

E faafesootai le uamea / e tutusa tulaga p-semiconductor. auā p-conductivity pu semiconductor tuuina atu lona vaega valence o lalo ifo o le tulaga Fermi, lea o le a cooled le fesootaiga, lea electrons tafe mai le p-semiconductor i le uamea. vevela Peltier faamaloloina po o faavaivaia e le fesootaiga o conductors lua, ona o le tuuina atu o le lelei po o le lelei o le AFAI totonu.

Aofia ai i le va fesootai tauagavale (mati. 3), lea e faasoasoa vevela le Peltier, o se feaveai electrolytic, mo se faataitaiga, fofo NaOH aqueous (Ata 4) ma uamea semiconductor ma n-tuu ia chemically inert.

Mati. 4. O le fesootaiga tauagavale n-semiconductor ma le uamea e tatala ma tuu i le va o le vaifofo electrolyte. tutusa o tofiga e pei o le mati. 3.

Aua, pe a tupe i le taimi nei «ou», le semiconductor o n-electrons i le malosi maualuga taunuu fofo nai lo sau i fafo o le fofo i le uamea, o lenei malosi sili (vevela o Peltier) e tatau ona tu i le sela.

O le taimi nei e ala i le sela e mafai ona na o se tulaga faaletonu i paipa i totonu tali electrochemical. Afai o le tali exothermic i le sela, ua tatala i tua le vevela Peltier i le sela, e pei sili atu o ia e leai se mea e alu i ai. Afai o le tali i le sela - endothermic, o le atoatoa po o se vaega o le vevela Peltier mo le totogiina o le aafiaga endothermic, o lona uiga, e fausia ai se oloa tali. I lenei faataitaiga, o le tali feaveai atoa: 2H2O → 2H2 ↑ + O2 ↑ - endothermic, faapea le vevela (malosi) o le Peltier o le fatuina molecules ma H2 O2, ua faia i luga o le electrodes. O lea la, tatou te maua ai o le vevela o le filifilia Peltier i auala e le tatalaina i tua i le aia tatau n-fesootai semiconductor / uamea i totonu o le siosiomaga, ma o loo teuina i le tulaga o le malosi vailaau o molecules hydrogen ma okesene. E manino lava, o le faagaoioiga o le puna volitiga fafo ua susunuina mo le electrolysis o le vai, i le tulaga lenei o le a laiti nai lo le tulaga o electrodes tutusa, na mafua ai se mea na tupu o le aafiaga Peltier ..

E tusa lava po o meatotino a le electrodes, le sela electrolytic lava e mafai ona mitiia po o le faatupuina ai le vevela pe a ui atu i ai i le taimi nei le Peltier. Le faapei-static tuutuuga, o le suiga o tulaga o le sela Gibbs [4, p. 60]:

Δ G = Δ H - T Δ S, lea

Δ H - suiga enthalpy o le sela;

T - vevela thermodynamic;

Δ S - suiga i le entropy o le sela;

Q = - T Δ S - vevela o le sela Peltier.

Mo se hydrogen-okesene feaveai electrochemical i T = 298 (K), o le suiga i enthalpy ΔHpr = - 284.5 (kJ / mol) [8, p. 120], e ono le suiga i le Gibbs [4. a. 60]:

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

z - numera o electrons i molecule;

F - tumau Faraday;

E - emf feaveai.

o le mea lea

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

ie hydrogen-okesene feaveai electrochemical faatupuina vevela i le siosiomaga Peltier, ao faaleleia lona entropy ma tuuina i lalo lona. Ona, i le faagasologa o inverse, o le electrolysis o le vai, o le tulaga i lo tatou faataitaiga, mod Q vevela Peltier = - Q ave = - 47.3 (kJ / mol) o le a mitiia electrolyte mai le siosiomaga.

Faailoaina P - Peltier vevela aveesea mai le siosiomaga i le aia tatau n-fesootai semiconductor / uamea. Le vevela P> 0 e tatau ona tu i le sela, ae ona decomposition o le vai i le tali endothermic feaveai (Δ H> 0), o le P vevela Peltier o le taui mo le aafiaga vevela o le tali:

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

faalagolago Mod Q na o le tuufaatasiga o le electrolyte, talu E le o se uiga o le sela electrolytic ma electrodes inert, ma n e faalagolago i luga o le mea electrode.

Faaupuga (1) e faaalia ai le vevela o le vevela o le Peltier P ma Peltier Q mod, o le tuuina atu o galuega aoga. Ie vevela aveesea Peltier mai le auala e faaitiitia ai le tau o se punavai o le mana mai fafo e manaomia mo electrolysis. O se tulaga e le vevela auala o se punavai o le malosi mo le tuuina atu o galuega aoga, o le uiga o diffusion, faapea foi mo le tele o sela electrochemical, o loo faaalia i faataitaiga o elemene e i [3, p. 248 - 249].

mau faasino

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