Будет ли работать такой гальванический элемент?

[Danila88]

Я вам уже написал, зачем нужен холодильник - чтобы СОЗДАТЬ ПОТОК ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ. Тепловая энергия, тепло, передаётся только при наличии разности температур. Если у вас нет потока тепла ( энергии) , то НИЧЕГО в вашу батарейку не входит, и ничего не вырабатывается - И НЕ ВАЖНО, КАКИЕ МУДРЫЕ И ХИТРЫЕ РЕАКЦИИ ТАМ ПРОИСХОДЯТ.

Понимаете, что реакция PbCl2 + H2 = Pb + 2HCl   идет начиная с t=300 C

И она эндотермическая, а значит, что пока t>300, есть H2, есть PbCl2, то она будет поглощать энергию.

Нагретое устройство будет охлаждаться.

А в реакции 3 выделилась бы энергия, поглощенная в реакциях 1 и 2 (закон сохранения энергии никто не отменял), вот только часть её превращается в э/э и все благодаря гальваническом элементу.

 

Если не подводить тепловую энергию, то температура устройства будет снижаться.

Допустим, в реакциях 1,2 поглотилось 10 кВт*ч тепловой энергии, а потом в реакции 3 получили 6 кВт*ч электроэнергии и 4 кВт*ч тепловой энергии.

Эти лишнее 4 кВт*ч тепловой энергии будут поглощены в реакции 1. А значит нам не надо ничего отводить в атмосферу.

Вот тут нам и нужен внешний источник. Иначе закончится энергия для производства Pb и CuCl2.

[Хоббит)]

Вот для разности температур 1000"-700" можно посчитать КПД,- он будет небольшой совсем.

Солнечная энергия - весьма организованный вид энергии, его лучше использовать по-другому. Даже применение стандартных полупроводниковых преобразователей даст хороший КПД без хау-ноу.

Понимаете, что реакция ...

Я третий раз повторяю, что НЕ ВАЖНО какие вы там механизмы и реакции внутри преобразователя используете - для оценки работы "чёрного ящика" достаточно внешних параметров.

Я вам объясняю с чего вы должны начать свои рассуждения : определиться, какой именно у вас преобразователь - из тепла или из химической энергии.

[Danila88]

Вот для разности температур 1000"-700" можно посчитать КПД,- он будет небольшой совсем.

Солнечная энергия - весьма организованный вид энергии, его лучше использовать по-другому. Даже применение стандартных полупроводниковых преобразователей даст хороший КПД без хау-ноу.

Сейчас на СЭС с зеркалами крутятся турбины и их КПД составляет 30-40%, т.к. много энергии приходится выбрасывать в атмосферу для конденсации воды.

Если такое устройство можно создать, то в атмосферу будут уходить только потери при излучении и т.д. КПД явно будет выше.

[Хоббит)]

Это уже третично - первично начинайте с вышесказанного. 

[Danila88]

Вот для разности температур 1000"-700" можно посчитать КПД,- он будет небольшой совсем.

Солнечная энергия - весьма организованный вид энергии, его лучше использовать по-другому. Даже применение стандартных полупроводниковых преобразователей даст хороший КПД без хау-ноу.

Я третий раз повторяю, что НЕ ВАЖНО какие вы там механизмы и реакции внутри преобразователя используете - для оценки работы "чёрного ящика" достаточно внешних параметров.

Я вам объясняю с чего вы должны начать свои рассуждения : определиться, какой именно у вас преобразователь - из тепла или из химической энергии.

Тепловая энергия "закачивается" в химическую, а далее химическая превращается в электрическую и немного тепловой, которая вновь "закачивается" в химическую.

 

Берем H2O.

Тратим Q на разложение 2H2O + Q -> 2H2 + O2

Если просто сжечь, то получим 2H2 + O2 -> 2H2O + Q

Закон сохранения энергии ведь работает?

 

Но если подать кислород и водород в ТЭ, то у нас получится 2H2 + O2 -> 2H2O + Qел + Qтепл

 

Очевидно, что Q = Qел + Qтепл

 

Qел - удаляется, а Qтепл идет на разложение воды.

[Хоббит)]

Вот как раз полезный тепловой поток в такой схеме и будет Q.

А остальное не важно.

Итак, с шагом №1 мы определились и дальше нужно очень жёстко ему придерживаться : у вас тепловая машина. Значит там будут действовать законы для тепловых машин ( а не для химических, электрических и т.п.).

КПД тепловой машины зависит от температуры нагревателя и холодильника и не может быть выше теоретического - значит вам нужно повышать эту разность и стараться приблизиться к идеальному циклу.

[Danila88]

Вот как раз полезный тепловой поток в такой схеме и будет Q.

А остальное не важно.

Итак, с шагом №1 мы определились и дальше нужно очень жёстко ему придерживаться : у вас тепловая машина. Значит там будут действовать законы для тепловых машин ( а не для химических, электрических и т.п.).

КПД тепловой машины зависит от температуры нагревателя и холодильника и не может быть выше теоретического - значит вам нужно повышать эту разность и стараться приблизиться к идеальному циклу.

 Нет газа, который бы расширялся/сжимался и совершал работу, так что это не тепловая машина. 

Короче, я понял, что у вас нет образования. Иначе бы вы нашли куда впихнуть холодильник, а вместо этого просто говорите, что его нет, а значит и работать не будет)

[N№4]

Второе начало термодинамики не обойдёшь, из тепла чистую электроэнергию без рассеяния не получишь.

КПД тепловых машин (турбин) процентов 40, вряд ли какие-то комбинации термохимических реакций с электрохимией их догонят.

Изменено 30 Апреля, 2017 в 15:32 пользователем N№4

[Хоббит)]

 Нет газа, который бы расширялся/сжимался и совершал работу, так что это не тепловая машина. 

Короче, я понял, что у вас нет образования. Иначе бы вы нашли куда впихнуть холодильник, а вместо этого просто говорите, что его нет, а значит и работать не будет)

Это не важно, что нет газа - термодинамика работает не только для газов и тепловых машин, потому что причины более фундаментальные.

Что касается образования, то кто вам пока что посоветовал больше? Так что тут речь о воспитании - не плюй в колодец и не кусай руку дающего, ... ну, что-то из этой серии о морали.

Что касается холодильника, то в случае отсутствия отвода тепла термодинамический цикл будет перемещаться по диаграмме ( температура рабочего тела будет расти ) до тех пор, пока тепловые потери через неучтённые процессы ( в том числе и через вредящие циклу ) не сравняются с подводящей теплотой. И не факт, что в этой точке равновесия КПД и прочие параметры цикла будут лучшими - обычно бывает наоборот, поэтому холодильник и вводят, чтобы максимально организовать направление теплового потока, от которого мы и получаем полезную мощность. Это как с плотиной, в которой вода через края льёт, а не через турбину.

Продолжим помогать утопающим.

Итак, на простом примере : допустим, что мы 1) нагреваем хлорид свинца ( условно) и он у нас разлагается на хлор и свинец. Так как мы имеем две фазы, то 2) их можно относительно просто и относительно эффективно разделить в условиях гравитации ( что так же накладывает несколько условий на этот процесс и его эффективность - но это пока не важно ). Из зоны теплового разложения жидкий свинец и хлор попадают в 3) электрическую ячейку, где соединяются обратно в хлорид свинца и с обычно высоким КПД отдают в нагрузку электрическую мощность,- тепловые потери обычно не превышают 10% и ими чаще всего можно пренебречь. Так же обычно можно пренебречь затратами на перекачку рабочего тела из одной зоны в другую.

На этом примере видно, что 1) потенциал гальванического элемента пропорционален функции от температуры разложения, а электрический ток пропорционален потоку массы свинца и хлора, или количеству затраченной на разложение тепловой энергии. Поэтому на результирующую электрическую мощность ( произведение тока на напряжение ) оказывает влияние как мощность теплового потока ( полезного - от нагревателя к холодильнику, а не бесполезно теряемого прочими способами ), так и разность температур между нагревателем и холодильником.

2) Понятно, что если свинец и хлор будут иметь ту же температуру, при которой они были разложены, то им нет смысла соединяться обратно ( вероятность этого процесса равна разложению ). И наличие электрического элемента ничего в этом равновесии не меняет. Т.е. для смещения равновесия, нужно компоненты охладить - холодильник, заходи, - КПД, прощай.

Таким образом, тепловые потери на охлаждение будут пропорциональны потоку массы реагентов, а значит - пропорциональны потоку внешнего тепла. Это четвертичная, т.е. техническая проблема - решать можно, например, вводя теплообменник между входящими свинцом и хлором и уходящим на разложение хлоридом свинца. КПД такого процесса тоже весьма высок и обычно выше 90%. Однако и тут очередной вывод - т.к. нужны зоны с разными температурами, то сделать преобразователь в одном перегреваемом элементе не получится, либо он будет на столько малоэффективен, что лучше сделать обычную солнечную батарею.

И в заключение сообщения : продам идею повышающую электрический КПД до ~70%, а энергетический почти до 1. Дорого, предоплата 50%.

[Arkadiy]

Это не важно, что нет газа - термодинамика работает не только для газов и тепловых машин, потому что причины более фундаментальные.

Что касается образования, то кто вам пока что посоветовал больше? Так что тут речь о воспитании - не плюй в колодец и не кусай руку дающего, ... ну, что-то из этой серии о морали.

Что касается холодильника, то в случае отсутствия отвода тепла термодинамический цикл будет перемещаться по диаграмме ( температура рабочего тела будет расти ) до тех пор, пока тепловые потери через неучтённые процессы ( в том числе и через вредящие циклу ) не сравняются с подводящей теплотой. И не факт, что в этой точке равновесия КПД и прочие параметры цикла будут лучшими - обычно бывает наоборот, поэтому холодильник и вводят, чтобы максимально организовать направление теплового потока, от которого мы и получаем полезную мощность. Это как с плотиной, в которой вода через края льёт, а не через турбину.

 

Продолжим помогать утопающим.

Итак, на простом примере : допустим, что мы 1) нагреваем хлорид свинца ( условно) и он у нас разлагается на хлор и свинец. Так как мы имеем две фазы, то 2) их можно относительно просто и относительно эффективно разделить в условиях гравитации ( что так же накладывает несколько условий на этот процесс и его эффективность - но это пока не важно ). Из зоны теплового разложения жидкий свинец и хлор попадают в 3) электрическую ячейку, где соединяются обратно в хлорид свинца и с обычно высоким КПД отдают в нагрузку электрическую мощность,- тепловые потери обычно не превышают 10% и ими чаще всего можно пренебречь. Так же обычно можно пренебречь затратами на перекачку рабочего тела из одной зоны в другую.

На этом примере видно, что 1) потенциал гальванического элемента пропорционален функции от температуры разложения, а электрический ток пропорционален потоку массы свинца и хлора, или количеству затраченной на разложение тепловой энергии. Поэтому на результирующую электрическую мощность ( произведение тока на напряжение ) оказывает влияние как мощность теплового потока ( полезного - от нагревателя к холодильнику, а не бесполезно теряемого прочими способами ), так и разность температур между нагревателем и холодильником.

2) Понятно, что если свинец и хлор будут иметь ту же температуру, при которой они были разложены, то им нет смысла соединяться обратно ( вероятность этого процесса равна разложению ). И наличие электрического элемента ничего в этом равновесии не меняет. Т.е. для смещения равновесия, нужно компоненты охладить - холодильник, заходи, - КПД, прощай.

 

Таким образом, тепловые потери на охлаждение будут пропорциональны потоку массы реагентов, а значит - пропорциональны потоку внешнего тепла. Это четвертичная, т.е. техническая проблема - решать можно, например, вводя теплообменник между входящими свинцом и хлором и уходящим на разложение хлоридом свинца. КПД такого процесса тоже весьма высок и обычно выше 90%. Однако и тут очередной вывод - т.к. нужны зоны с разными температурами, то сделать преобразователь в одном перегреваемом элементе не получится, либо он будет на столько малоэффективен, что лучше сделать обычную солнечную батарею.

 

И в заключение сообщения : продам идею повышающую электрический КПД до ~70%, а энергетический почти до 1. Дорого, предоплата 50%.

Продать идею нужно НАСА, по примеру Росси