Чтение онлайн

UЭЛ-РЕ = Еa– Еk+ a+ k, + UЭЛ-ТА+ UДИФ+ UКОН+ UЭЛ,

где Еa– обратимый потенциал анода, В;

ЕК – обратимый потенциал катода, В;

a– поляризация анода, В;

k– поляризация катода, В;

UЭЛ-ТА– падение напряжения в электролите, В;

UДИФ– падения напряжения в диафрагме, В;

UКОН– падение напряжения в контактах, В;

UЭЛ – падение напряжения в электродах, В.

где i– плотность катодного тока;

0 – удельное сопротивление электролита, 0 повышается при вводе газа;

l – расстояние между электродами;

S – площадь сечения электролита;

J – электропроводность.

Коэффициент газонаполнения k = /0.

Падение напряжения газозаполнения элемента определяется по формуле

UЭЛ-ТА = il0k.

Падение напряжения в диафрагме

UДИФ= JRДИАФ.

Падение напряжения в контактах обычно принимают равным 5 – 10% от общего напряжения.

Падение напряжения в электродах:

Снижение напряжения на электрохимическом аппарате – оптимальное расстояние между электродами, максимальной электропроводностью.

Рис. 2

К энергетическим характеристикам относятся:

1) напряжение на электрохимическом аппарате;

2) отдача по напряжению.

3) отдача по емкости

4) отдача по энергии

5) производительность электрохимического аппарата оценивается количеством продукта на одной затраченной энергии.

Расход электрической энергии на 1 тонну произведенного продукта определяется так:

ВT – выход по току в долях единицы.

Энергетический баланс – устанавливает соотношение между видом энергии, поступающей в электролизер, и энергией, уходящей из него, демонстрируя равенство статей прихода и расхода. Электроэнергия const тока, подводимая к электролизеру, составляет:

WЭЛ= UJt.

Общее уравнение энергетического баланса имеет следующий вид:

Wэ + Qприхода = Wэл.хим.р– ии + Wтока + Qрасх,

где Qприхода – тепловая энергия, поступающая в электролизер с электролитом и электродами за счет вторичных процессов;

Wэл.хим.р– ии – энергия тока, затраченная на электрохимическую реакцию;

Wтока – энергия тока, перешедшая в тепловую энергию; Qрасх– тепловая энергия, уносимая электролитом, электродами, газами при испарении Н2О, излучении и конвекции.

Формулировки первого закона термодинамики.

1. Общий запас энергии в изолированной системе остается постоянным.

2. Разные формы энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных количествах.

3. Невозможно построить вечный двигатель первого рода, который бы давал механическую энергию, не затрачивая на это определенное количество молекулярной энергии.

4. Количество теплоты, подводимое к системе, расходуется на изменение Uвн и совершаемую работу.

5. Uвн– функция состояния, т. е. она не зависит от пути процесса, а зависит от начального и конечного состояния системы.

Доказательство:

Пусть ТДС рассматривается при двух параметрах давления и объема, имеется два состояния системы I и II. Нужно перевести систему из состояния I в состояние II либо по пути А, либо по пути В (рис. 3).

Рис. 3

Предположим, что по пути А изменение энергии будет UA, а по пути В – UB. Внутренняя энергия зависит от пути процесса

UA = UB,

UA – UB /= 0.

Согласно пункту 1 из формулировок первого закона термодинамики, общий запас энергии в изолированной системе остается постоянным

UA = UB ,

Uвн – функция состояния не зависит от пути процесса, а зависит от состояния системы I или II. Uвн – функция состояния, является полным дифференциалом

Q = U + А –

интегральная форма уравнения первого закона термодинамики.

Q = dU + A–

для бесконечно малого процесса, A– сумма всех элементарных работ.