?

Log in

 

велосипед - Вопросы Химии

About велосипед

Previous Entry велосипед 13 ноя, 2016 @ 12:23 Next Entry
я явно изобрел велосипед. собственно, вопрос, а как этот велосипед корректно называется, какие есть достижения в эту сторону и какие там грабли?

суть велосипеда: два инертных электрода, жидкий электролит, хитрая перегородка-мембрана. мембрана пропускает мелкие ионы, но не пропускает крупные. в один отсек заливаем электролит с большими катионами и маленькими анионами, а во второй наоборот. мелкие ионы диффузией встречно бегут через мембрану, получается разность потенциалов, которую снимаем электродами.
Оставить комментарий
[User Picture Icon]
From:randomisator
Date:Ноябрь, 13, 2016 18:58 (UTC)
(Link)
В описанной конфигурации этот велосипед называется "вечный двигатель второго рода" ну или "слегка усложнённый демон Максвелла". Основными граблями будет то, что диффузия будет идти ровно до тех пор, пока не выравняется электрохимический потенциал.
[User Picture Icon]
From:nicka_startcev
Date:Ноябрь, 13, 2016 19:01 (UTC)
(Link)
а как выровняется, так сменим электролит и/или пустим заряд по проводу между электродами.

и это не демон максвелла, а скорее батарейка.
[User Picture Icon]
From:randomisator
Date:Ноябрь, 14, 2016 15:09 (UTC)
(Link)
Это полностью разряженная батарейка. А менять электролит придётся с такой скоростью, что проще выработать то же количество электричества, вращая педали велосипеда. И для здоровья полезнее)
[User Picture Icon]
From:_shadow__
Date:Ноябрь, 13, 2016 22:16 (UTC)
(Link)
да, разность потенциалов будет (небольшая, ок. 60 мв на порядок разницы в концентрации) - но ее не так просто утилизировать; чтобы замкнуть цепь и обеспечить непрерывность движения зарядов по контуру - нужно еще, чтобы на электродах происходили электрохимические реакции, со всеми сопутствующими электрохимическими эффектами и проблемами. проще-эффективнее использовать собственно электрохимическую разность потенциалов. если вы просто разделите ячейку мембраной и нальете раствор соли меди, различающийся по концентрации слева и справа, опустив медные электроды - получите в сущности идентичный вашему концентрационный электрохимический источник тока.
[User Picture Icon]
From:nicka_startcev
Date:Ноябрь, 13, 2016 22:29 (UTC)
(Link)
а вот так, навскидку, если слева налить гидроксид какого-нибудь крупного катиона первой группы, а во вторую какую-нибудь крупную но сильную кислоту, а мембрана чтоб ничего крупнее протона не пропускала? получится ли как раз 1 моль электронов при потенциале электролиза водорода на каждый моль нейтрализованной щелочи?
[User Picture Icon]
From:_shadow__
Date:Ноябрь, 13, 2016 22:53 (UTC)
(Link)
т.е. вы предполагаете, что протоны будут диффундировать через мембрану из кислого полуэлемента в щелочной и создавать ток? а какие реакции предполагаются на электродах? очевидно, что тогда в кислом должна окисляться вода с выделением кислорода, а в щелочном - разряжаться протоны и выделяться водород. но в щелочи протонов мало, потенциал электролиза высокий - то же и с гидроксилами в кислой полуячейке. пока не приложите внешний потенциал, равный потенциалу разложения воды - никакого тока не получите.
[User Picture Icon]
From:_shadow__
Date:Ноябрь, 14, 2016 00:02 (UTC)
(Link)
гипотетическая идеализированная система, утилизирующая разность химпотенциалов протонов в щелочи и кислоте, может выглядеть следующим образом:

- в кислом полуэлементе протоны на катоде восстанавливаются до водорода;
- водород переносится в щелочную полуячейку и там на аноде окисляется до протонов

если щелочь и кислота одномолярные, то отношние концентраций протонов в щелочи и кислоте 10^14, разность равновесных потенциалов около 0.8 В (при прохождении тока напряжение на ячейке, естественно, ниже за счет перенапряжения электрохимической реакции - и снижается по мере выравнивания концентраций). на моль щелочи - да, моль электронов. при этом, поскольку протоны расходуются в кислой полуячейке и генерируются в щелочной, - через мембрану они движутся в направлении, противоположном концентрационному градиенту.
[User Picture Icon]
From:_shadow__
Date:Ноябрь, 14, 2016 07:53 (UTC)
(Link)
и кстати - если ваша мембрана будет проводить только протоны, то, в силу эквивалентности диффузионного и электрохимического потенциалов в состоянии равновесия, она при прохорждении тока запрется, и система работать не будет. Чтобы элемент заработал - вам нужно обеспечить эффективный транспорт через нее противоионов, тогда да, система в принципе работоспособна, и суммарной реакцией в ней будет нейтрализация щелочи и кислоты с образованием раствора соли; но мембрана должна иметь свойства, противоположные предполагаемым вами.
[User Picture Icon]
From:nicka_startcev
Date:Ноябрь, 14, 2016 10:10 (UTC)
(Link)
а если так?
слева крупная кислота и мелкая щелочь, справа наоборот.
мембрана пропускает мелочь.
итого, слева направо бегут катионы, а справа налево анионы.
если разомкнуть цепь, набегает запирающий потенциал, если замкнуть то около мембраны копятся побочные продукты.

или всё равно надо чтоб что-то "безобидное" разряжалось непосредственно на электродах?

и да, я точно видел что-то такое в литературе. но как раз пруфы вспомнить не могу.

Edited at 2016-11-14 10:10 (UTC)
[User Picture Icon]
From:_shadow__
Date:Ноябрь, 14, 2016 10:17 (UTC)
(Link)
а как еще вы замкнете цепь - если на электродах ничего не будет разряжаться?

в любом случае в электрохимической системе источником энергии может быть только разность химических потенциалов компонентов по обе стороны мембраны. но она исчерпывающе описывается разницей электродных потенциалов; поэтому анализ системы удобнее и эффективнее всего начинать именно с них - и обычно больше уже ничего и не надо, "все вколючено".
[User Picture Icon]
From:nicka_startcev
Date:Ноябрь, 14, 2016 10:24 (UTC)
(Link)
если из электролита через мембрану сбежали заряды, то электролит будет электрически заряжен.
так вот, я не очень понимаю как это происходит и стопудово видел что что-то такое на практике (в статье) работало.

вот и ищу те подробности.
[User Picture Icon]
From:_shadow__
Date:Ноябрь, 14, 2016 10:31 (UTC)
(Link)
конечно он будет заряжен; разность потенциалов будет нарастать - до тех пор, пока действие на ионы электрического поля не скомпенсирует химический потенциал диффузии. но дальше вы хотите получить электрический ток. а это - двиение электронов, т.е. вам нужно, чтобы электроны начали переходить на ионы и наоборот; а это электродные процессы и электродные потенциалы. Если диффундирует через мембрану и заряжается-разряжается один и тот же ион - то все начинается и заканчивается разностью его химических потенциалов. систему можно усложнить, чтобы двигались одни ионы, а разряжались другие, но все равно все сведется к разности их химпотенциалов; изменяя проводимость мембраны и свойтсва электродов, вы можете только выбирать, какие компоненты будут потенциалопределяюшими.
(Оставить комментарий)
Top of Page Разработано LiveJournal.com