質問:
熱力学的セル効率の明確化
stochastic13
2013-09-26 15:56:24 UTC
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任意のセル(特に燃料電池)の熱力学的効率は、$$ \ frac {\ Delta G} {\ Delta H} \ times 100 $$

として与えられます。 $ \ Delta G $は理想的な場合に得られる有用な仕事であり、効率式は分子にそれを持たなければなりません。しかし、分母の$ \ Delta H $項の背後にある直感(または数学)がわかりません。これに関して2つの質問があります。

  1. この方程式を通常の(燃料電池ではない)に適用すると、一般的な反応$$ \ ce {A ^ + {(aq)} + B {(s)} -> A {(s)} + B ^ + {(aq)}} $$ $ \ Delta G $項は$ -nF E _ {\ text {cell}} $として与えられます。ここで$ E _ {\ text {cell}} $は、ネルンストの式$ \ left(E = E ^ \ circ- \ frac {RT} {nF} \ ln \ frac {[\)で与えられる2つのイオン種の濃度に依存します。 ce B ^ +]} {[\ ce A ^ +]} \ right)$。一方、$ \ Delta H $の項は濃度に依存しませんか?そうでない場合、それ(および結果として効率)はイオン濃度にどのように依存しますか?

  2. 燃料電池の場合、セル反応が$ \ Delta S $のようになると仮定します。正であり、$ \ Delta G = \ Delta H -T \ Delta S $であるため、$ | \ Delta G | > | \ Delta H | $は、$ \ Delta G $の式の第2項が正であるために負になるためです。エントロピーの変化。これは100%を超える効率を予測しますか?

  3. ol>
1 回答:
Lighthart
2014-06-12 03:50:34 UTC
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  1. $ {\ Delta G} $と$ {\ Delta H} $は通常、モル単位で表されます。 $ {\ Delta G} $が集中力に関連しているというあなたの主張は正確ではありません。これは濃度の比率に関連しているため、$ {\ Delta H} $との不一致は問題になりません。

  2. ゲインのある燃料電池を見つけた場合エントロピー、あなたの方程式によれば、100%以上の効率があります。私はそのような状況が存在することを真剣に疑っています。

  3. ol>
私は思う-私が間違っているなら私を訂正する-最初のポイントは少し間違っている。与えられた方程式がnモルを含む場合、ΔGとΔHは両方ともn倍にスケーリングされます。これは、それらが広範な特性であるためです。ただし、それらの比率は再び1に縮小されます。したがって、結果は正しいです(効率は濃度に依存しません)、導出が少し間違っているように見えるだけです。


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