Har elektrolytten et magnetfelt? Metode for å produsere oksygen og hydrogen

pax (MGD). Grunntanken er dette. I arbeidskammeret (fig. 2), takket være drivstoffforbrenningsprodukter, opprettholdes en temperatur på flere tusen grader. Og ved denne temperaturen blir gassen naturlig sterkt ionisert. For å øke ioniseringen av den elektrisk ledende gassen tilsettes tilsetningsstoffer som inneholder cesium, kalsium og kalium. Det resulterende plasmaet blåses med høy hastighet gjennom en kanal med variabelt tverrsnitt plassert i et sterkt magnetisk felt. Som kjent blir elektroner og ioner i plasmastrømmen - elektrisk ladede partikler - påvirket av krefter som avleder dem enten til de øvre eller nedre elektrodene. Elektrisk strøm vises.

I vårt land er det allerede opprettet semi-industrielle MHD-installasjoner, og elektrisk strøm er oppnådd.

I dag foreslår vi å sette sammen og teste en modell av en MHD-generator. Vi erstattet strømmen av ionisert gass med en strøm av elektrolytt. Betydningen av denne erstatningen endres ikke. Modellen til en flytende MHD-generator vil ikke mindre demonstrere for deg ikke bare eksistensen av frie ioner i elektrolytter og deres fravær i andre løsninger, men vil også vise tilstedeværelsen av en avbøyningskraft som virker på ioner i et magnetfelt, som absolutt tar plasseres i en magnetohydrodynamisk generator.

Enheten er en rektangulær plexiglassblokk 1 (fig. 3) med dimensjoner 120 X 26 X 18 mm, på innsiden av hvilken en sylindrisk kanal med en diameter på 12 mm er boret langs hele lengden. Langs kanalen er det to kobber- eller messingstrimler med segmentelt tverrsnitt (kondensatorplater, elektroder) 2, koblet til terminaler 3. Aluminiumsnipler 4 settes inn langs kantene på enheten for

koblinger av gummirør. Plexiglass-sylindere 5 er limt på blokkens for- og bakkant, hvorpå det er plassert keramiske ringmagneter 6 med en diameter på 20 mm fra et sett produsert av industrien for skoler. Anordningen er utstyrt med en støttestang 7 for montering i et stativ.

Hvert ion av den strømmende elektrolytten (kaliumbromidløsning, natriumklorid) påvirkes av en avbøyningskraft, eller, som det kalles, Lorentz-kraften.

På grunn av separasjonen av ioner oppstår et elektrisk felt, hvor Coulomb-kreftene balanserer Lorentz-kraften:

E = ^f = VB, U = dVB.

Her er U potensialforskjellen mellom elektrodene,

V er hastigheten til ioner (strøm),

B - induksjon magnetfelt,

d er avstanden mellom elektrodene.

Siden den elektriske motstanden til løsningen er svært liten, er strømstyrken tilstrekkelig til å måles med et galvanometer fra et skoledemonstrasjonsvoltmeter.

Ved å endre antall magneter, strømningshastigheten til elektrolytten, dens konsentrasjon og selve elektrolytten, kan du gjennomføre en rekke morsomme eksperimenter for å studere avhengigheten av emk. MHD-generator på magnetfeltinduksjon, strømningshastighet, ionekonsentrasjon, deres ladning og masse.

UDC 541,13

BEVEGELSE AV ELEKTROLYTT OG UTSLIPP AV METALL UNDER FORHOLD MED PÅVIRKNING AV ELEKTRISK OG MAGNETISK FELT

N.P. Gorlenko, G.M. Mokrousov

Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering E-post: [e-postbeskyttet]

Prosessene for metallfrigjøring og utvikling av konvektive væskestrømmer under påvirkning av kryssede konstante elektriske og magnetiske felt vurderes ved å bruke eksemplet med elektrolyse av kobbersulfat i forskjellige konsentrasjoner. Avhengighetene til prosessene for masseoverføring og masseutveksling i en ringaksesymmetrisk celle på størrelsen på magnetisk induksjon og strømtetthet er vist

Det er kjent at effekten av et magnetfelt på heterogene vann-saltsystemer fører til intensivering av prosessene med masseoverføring og masseutveksling. Mekanismen til disse fenomenene er ikke godt forstått. En av de mulige og informative måtene å studere prosesser som skjer under ytre påvirkning er å bruke elektrokjemiske systemer som modellsystemer. Imidlertid er det generelt akseptert at galvanomagnetiske effekter er betydelig manifestert i de materialene der elektroner er ladningsbærere. I væsker, på grunn av den lave mobiliteten til ioner i løsninger og behovet for å overholde betingelsen om elektrisk nøytralitet, er prosessene for utvikling av retningsbestemt transport av partikler uviktige. På den annen side har bevegelsen av en elektrisk ledende væske i nærvær av et magnetfelt blitt ganske godt studert og beskrevet fra synspunktet om hydrodynamikkens lover. I dette tilfellet tas som regel ikke hensyn til interaksjonen med magnetfeltet til en ladet partikkel som beveger seg i en væske. Muligheten for å utvikle en rettet strøm av materie mot bakgrunnen av kaotisk bevegelse av molekyler vurderes praktisk talt ikke. Den mest komplette teoretiske og eksperimentelle studier i denne retningen gjenspeiles i verkene.

Formålet med dette arbeidet er å studere utviklingen av dirigerte væskestrømmer under forhold med kryssende elektriske og magnetiske felt og å identifisere mønstre for intensivering av heterogene prosesser ved hjelp av magnetoelektrolysemetoden.

Valget av et elektrokjemisk system som modellsystem skyldes at masseoverføring også er en overføring elektriske ladninger. Det følger at strømmen av materie og strømmen er en og samme variabel her; masseoverføringshastigheten kan bestemmes med kraft elektrisk strøm, som betydelig letter studiet av masseoverføringskinetikk under ytre påvirkninger.

Arbeidet undersøkte effekten av kryssende konstante elektriske og magnetiske felt på kobbersulfatløsninger. Ved bruk av en rektangulær elektrokjemisk celle ble fordelingen av kobberioner langs høyden av elektrolytten nær elektroden og påvirkningen av magnesium undersøkt (basert på frigjøring av kobber på de "merkede" delene av elektroden).

gjengefelt til metallutgangen. Kobberseparasjon ble utført i galvanostatisk modus ved en strøm på 3-10"2 A i 1,8-103 s på en 12-seksjons platinakatode. Seksjoner ("tags") var vinduer på 2 10"5 m2, som ble dannet i lagets beskyttende belegg ved bruk av fotolitografisk metode. Et magnetfelt med induksjon B ble påført på en slik måte at Lorentz-kraften som virket på ladede partikler i løsningen ble rettet vinkelrett på bevegelsesretningen til partiklene under påvirkning elektrisk felt.

Siden studiet av konveksjonsstrømmer i en rektangulær celle krever spesielle visualiseringsteknikker, ble disse studiene også utført i en sylindrisk celle, som var en intern platinaelektrode med en diameter på HO-2 m og en ekstern karbonelektrode med en diameter på 4 -10-2 m.

I tabellen Figur 1 viser eksperimentelle data på fordelingen av kobber på katodeseksjoner i en rektangulær celle ved å bruke eksemplet med en 0,02 M kobbersulfatløsning.

Fra de eksperimentelle resultatene på fordelingen av kobber på elektrodeseksjonene kan vi konkludere med at effekten av magnetfeltet ikke er

Tabell 1. Fordeling av kobber på seksjoner av en platinakatode under elektrolyse av en 0,02 M sulfatløsning av kobbersulfat uten og med eksponering for et magnetfelt

Katodeseksjonsnummer Mengde avsatt kobber, 10"3 g

D = 0 T B = 0,2 T

1 0,86 + 0,02 0,93 ± 0,02

2 0,87 ± 0,02 0,94 ± 0,02

3 0,85 ± 0,02 0,94 ±0,02

4 0,83 ± 0,03 0,92 ± 0,03

5 0,86 ± 0,02 0,94 ± 0,02

6 0,84 ± 0,02 1,02 + 0,03

7 0,84 + 0,02 0,99 ± 0,02

8 0,88 ± 0,02 0,94 ± 0,02

9 0,85 ±0,03 0,93 ± 0,02

10 0,84 ± 0,02 0,88 ± 0,02

11 0,85 ± 0,02 0,90 ± 0,03

12 0,85 ± 0,02 0,88 ±0,03

Tabell 2. Total mengde avsatt kobber fra løsninger med forskjellige konsentrasjoner under normale forhold og når det utsettes for et magnetfelt

Elektrolyttkonsentrasjon, M Total mengde avsatt kobber, 10"3 g

5 = 0 T 5 = 0,2 T

0,02 8,5 ± 0,03 9,4 ±0,02

0,05 10,5 ±0,02 11,7 + 0,02

1,0 14,5 ± 0,03 15,9 ±0,03

Fo _1pgn!gvn

Fra ligning (4) følger det at motstanden til cellen og strømmen som går gjennom den ikke er avhengig av dens radius, mens den elektriske strømintensiteten er en avhengig størrelse. Det elektriske feltet øker når det nærmer seg den indre elektroden. Konsentrasjonsprofilen til elektrolytten endres tilsvarende hvis det ikke er omrøring i løsningen. Ved omrøring er konsentrasjonsgradienten

Dette skjer bare i grenseområder. Størrelsen på Lorentz-kraften (E, = 1eVI) er proporsjonal med E, derfor, når ESh, tatt i betraktning (3), vil den også øke når den nærmer seg den interne elektroden -

forårsaker en merkbar omfordeling av metallioner i løsningen langs dens høyde /g, og mengden av avsatt kobber øker med gjennomsnittlig 10 % for hver av de studerte løsningskonsentrasjonene (tabell 2).

Det oppnådde resultatet kan forklares med en reduksjon i overspenningen av metallelektrodeavsetning, for eksempel på grunn av forekomsten av konvektive strømmer, som er praktiske å eksperimentelt observere i en ringaksesymmetrisk celle visuelt.

Under påvirkning av den elektriske feltkraften E = geE, beveger ioner med masse m med akselerasjon aE~ geE/m. Deres gjennomsnittlige hastighet i retning av det elektriske feltet over tid x0 kan tas lik:

uE = aEx0 = geEt(/m =\xE = rP^E, (1) der de er ladningen til partikkelen, E er den elektriske feltstyrken, (I er mobiliteten til ionet, P er Faraday-tallet.

Den gjennomsnittlige statistiske tettheten av ioner i en løsning kan betraktes som uendret, siden uE" iv (uv er ionets bevegelseshastighet under påvirkning av Lorentz-kraften). Da kan strømmen som flyter gjennom en del av område 5 uttrykkes:

1 = hecE5 = aEYA, (2)

hvor o er ledningsevnen til løsningen.

Den elektriske feltstyrken E(r) avhengig av cellens indre og ytre radier og potensialforskjellen påført den f0 = fn -fvn vil bli uttrykt som:

£(g) = φ0Мп(г„ 1гт), (3)

hvor r er radiusen til cellen, r, rt er radien til henholdsvis ytre og indre elektrode.

Deretter er verdien av den totale strømmen (G) som strømmer gjennom en bestemt seksjon med et areal £ = 2pgI og cellemotstanden (K) tatt i betraktning (2, 3):

hvor B er verdien av magnetisk induksjon, V er hastigheten på ionebevegelse.

Akselerasjonen av ladede partikler som utvikler seg i grenseområdet under påvirkning av et elektrisk felt og deres interaksjon med magnetfeltet fører til at gjennomsnittshastigheten til hydratiserte ioner blir større enn væskens bevegelseshastighet. Hvis gjennomsnittshastigheten er forskjellig, vil en viss mengde momentum overføres når ioner utveksles i parallelle lag, slik at de langsomme lagene av væsken akselererer. Dette fører til en generell bevegelse av løsningen i den ringformede cellen i retning av Lorentz-kraften, som etter en viss tid får en stasjonær hastighet. I fig. 1, 2 viser avhengigheten av rotasjonshastigheten til væsken i en sylindrisk celle av magnetisk induksjon og strømtetthet ved å bruke eksemplet med en 0,1 M kobbersulfatløsning.

Hastigheten til stasjonær væskestrøm i midten av kanalen med et visst tilnærmingsnivå kan beregnes ved å bruke ligningen: u_ 1Br g4 - 2g21pU + 1

16ts/gt| r2(r + 1) ' ^

hvor m) er den kinematiske viskositeten til løsningen.

I samsvar med ligning (6) er elektrolyttens bevegelseshastighet omvendt proporsjonal med dens viskositet. Sistnevnte øker med økende konsentrasjon og har en betydelig effekt på utviklingen av konvektiv bevegelse av løsningen. Eksperimentelle data viser at når konsentrasjonen av kobbersalt øker med en størrelsesorden, endres strømningshastigheten med 8...10%. Samtidig, for lignende verdier for elektrolyttviskositet, konsentrasjoner og ioneladninger, er hastighetsverdiene de samme innenfor grensene for målefeil.

Avhengigheten av intensiteten av masseoverføring på bevegelseshastigheten til elektrolytten uttrykkes ved forholdet

Ris. 1. Avhengighet av rotasjonshastigheten (II) til en 0,1 M kobbersulfatløsning av verdien av magnetisk induksjon (B) ved en strømtetthet på 400 A/m2

Ris. 2. Avhengighet av rotasjonshastigheten til en 0,1 M kobbersulfatløsning av strømtettheten og størrelsen på magnetisk induksjon (J±B)B, T: 1) O.1; 2) 0.2; 3) 0.3; 4) 0 ,4

Ris. 3. Avhengighet av masseoverføringsintensitet på rotasjonshastigheten til en 0,1 M kobbersulfatløsning ved forskjellige verdier av magnetfeltinduksjon Cu. V) V, T: 1) 0,1; 2) 0,2; 3) 0,3; 4) 0,4

Ris. 4. Potensiodynamiske egenskaper ved elektrolyse av en 0,1 M kobbersulfatløsning i en aksesymmetrisk celle når den utsettes for et magnetisk felt (11V): 1) V=0T; 2) V = 0,2 T; 3) V = 0,4 T; 4) når løsningen røres med en hastighet på 0,08 m/s

1 stream cha-

nyami: Bb = ^¡i = Az = I, hvor / er den generelle Ist, Bb = er det dimensjonsløse Sherwood-kriteriet,

som karakteriserer intensiteten av masseoverføring og forholdet mellom størrelsene på kroppen og diffusjonslaget, P er masseoverføringskoeffisienten, proporsjonal med den lineære størrelsen på kroppen, 5 er tykkelsen på diffusjonen

fusjonslag. I fig. Figur 3 viser avhengigheten av intensiteten av masseoverføring av rotasjonshastigheten til væsken i en sylindrisk celle og størrelsen på magnetisk induksjon.

Ved å sammenligne de eksperimentelle dataene i fig. (1-3) med diffusjonsstrømligningen i tilfellet

strømlinjeformet

plater: Y = 0,34 0

4i_(T1 l/p* I o

Ku/i, det kan hevdes at intensiveringen av masseoverføringsprosessen under disse eksperimentelle forholdene skyldes utviklingen av en rettet konvektiv strømning av elektrolytten, siden under forhold med kryssende elektriske og magnetiske felt er lignende avhengigheter tilfredsstilt: / = ¡(u)1/2, u = /(V ). I sin tur er ]=/(u)(>2, og verdien av bevegelseshastigheten til ladede partikler også bestemt av størrelsen på magnetfeltinduksjonen.

Katodepolarisasjonskurver oppnådd i potensiodynamisk modus med mekanisk omrøring av løsningen og under eksponering for et magnetfelt viser at eksponering for et magnetfelt fører til mer signifikante endringer i utseendet til polarisasjonskurver sammenlignet med tvungen konveksjon, selv om hastigheten til kunstig omrøring er større enn hastigheten som oppnås på grunn av Lorentz-kraften (fig. 4).

Dataene som presenteres beviser at utviklingen av konvektiv væskestrøm er resultatet av Lorentz-kraften, som manifesterer seg direkte i området av nær-elektrodelaget. Dermed, under påvirkning av et magnetfelt, skapes nye forhold for dannelsen av en fasegrense som er uoppnåelig med andre kjente metoder, for eksempel ved ganske enkelt å røre en løsning, som effektivt kan brukes i utviklingen av energisparing teknologier for isolering av metaller ved elektrokjemiske metoder. Det kan hevdes at intensiveringen av masseoverføring når den utsettes for et magnetfelt skyldes utviklingen av retningsbevegelse av elektrolytten i volumet av løsningen og, som en konsekvens, en reduksjon i tykkelsen på diffusjonslaget. Ved å ta hensyn til forholdet 5 til intensiteten av partikkelfluksen på overflaten av den strømlinjeformede elektroden, kan følgende avhengigheter skrives: u=^B); g =D 11)^2^=Ls10); ¿о=/(uA/2). De avslørte mønstrene vises tilsynelatende i ethvert heterogent system der den rettet overføring av ladede partikler skjer, noe som kan være en av årsakene til manifestasjonen av effektene av magnetisk behandling observert under et bredt spekter av heterogene prosesser, for eksempel krystallisering, ionebytting , herding av sementblandinger og etc.

BIBLIOGRAFI

1. Klassen V.I. Magnetisering av vannsystemer. - M.: Kjemi, 1982. - 196 s.

2. Bloom E.Ya., Mikhailov Yu.A., Ozols R.Ya. Varme- og masseoverføring i et magnetfelt. - Riga: Zinatne, 1980. -355 s.

3. Bibliografisk indeks 1959-1979. Påvirkningen av elektromagnetiske og magnetiske felt på elektrokjemiske og kjemiske prosesser. - Novosibirsk, 1980. - 124 s.

4. Bondarenko N.F., Gak E.Z. Elektromagnetiske fenomener i naturlige farvann. - L.: Gidrometeoizdat, 1984.

5. Gak E.Z. Om spørsmålet om den hydrodynamiske effekten i sterke elektrolytter // Elektrokjemi. - 1967. -T. 3. - nr. 1. - S. 89-91.

6. Zaichenko V.N. Magnetiske felt i elektrokjemi // I boken: Theoretical issues of electrochemical kinetics. - Kiev, 1984. - S. 85-94.

7. O"Brien K.N., Santhanam K.S. Magnetisk felt på veksten på diffusjonslaget ved vertikale elektroder under elektroavsetning // J. Electrochem. Soc. - 1982. - V. 129. - No. 6. - P. 1266-1268 .

8. Noninski C.J., Noninski V.C., Terziyski V.J. Kobberavsetning og overspenning i magnetfelt i tafelpotensialområdet // Renn. Soc. int. elektrochim. - Løve. 6-10 sept. 1982. - V. 2. - S. 939-941.

9. Pekhteleva A.B., Smirnov A.G. Elektrolytthydrodynamikk under elektrokjemiske prosesser i rektangulært bad med flate elektroder i konstant magnetfelt // Magnetisk hydrodynamikk.

1965. - nr. 2. - S. 89-91.

10. Guraichi M.S., Fahidy T.Z. En teknikk for studiet av strømningsmønstre i elektrolyse // J. Electrochem. Soc. -1980.-V. 127. - S. 666.

UDC 543:615.2

BESTEMMELSE AV PLATINUM VED STERK VOLTAMOMETRI I BIOLOGISK VEV HOS PASIENTER MED LUNGEKREFT

H.A. Kolpakova, E.A. Smyshlyaeva, A.A. Zavyalov, A.Yu. Dobrodeev, S.A. Tuzikov, S.A. Antipov

Tomsk poly teknisk universitet Tlf.: (382-2)-415-832

Evnen til ulike vev og blod til å konsentrere platina, som er en del av cisplatin, brukt i behandling av pasienter med lungekreft, ble studert ved bruk av stripping voltammetri. Den høyeste konsentrasjonen ble bestemt i tumorvev 29,9±0,081 mg/kg sammenlignet med regionale lymfeknuter 3,7±0,247 mg/kg, lungevev 1,7±0,117 mg/kg og perifert blod 0,8±0,086 mg/kg kg. Resultatene som er oppnådd tillater bruk av cisplatin som en radiosensibilisator for å øke strålingseksponeringen under intraoperativ strålebehandling hos pasienter med stadium III lungekreft.

Lungekreft inntar en ledende plass som dødsårsak blant kreftpasienter i vårt land og i utlandet. Den økende frekvensen av sykelighet og dødelighet fra kreft i denne lokaliseringen er kombinert med vanskeligheter med rettidig diagnose, og følgelig med utilfredsstillende behandlingsresultater.

Til dags dato har kirurgisk behandling av lungekreft nådd veldig høy level utvikling, men har til en viss grad uttømt sine muligheter. Femårsoverlevelsen for radikalopererte pasienter de siste tiårene har ikke oversteget 30 %. Visse forhåpninger er knyttet til utviklingen av kombinasjonsbehandling, når kirurgi kombineres med strålebehandling.

Nylig, for lungekreft, har metoden for intraoperativ strålebehandling (IORT) blitt brukt, som gjør det mulig å levere en effektiv enkeltdose stråling direkte til området med regional metastase. Fullkommenhet-

Utviklingen av metoden for intraoperativ strålebehandling kan være assosiert med en økning i enkeltdosen av stråling. Dette vil imidlertid uunngåelig føre til en økning i antall postoperative komplikasjoner og dødelighet, noe som vil fullstendig nøytralisere positiv effekt bestråling. En mer lovende tilnærming til å øke effektiviteten av strålebehandling er bruken av radiosensibilisatorer.

Etter hvert som platinapreparater ble studert, ble en rekke mekanismer for deres virkning tydelige. Cisplatin, som er et platinabasert antitumorlegemiddel, har egenskapene til et cytostatika og en radiosensibilisator på samme tid: i tillegg til den direkte toksiske effekten på svulsten, øker det tumorcellenes følsomhet for strålebehandling, og dette krever doser. betydelig lavere enn terapeutiske.

I en tumorcelle binder platinakomplekser seg kovalent til DNA, og danner tverrbindinger i og mellom DNA-tråder. Ved eksponering for ionisering

SOOE SOVETSNIHv: mkhashiRESPUBLIK 75 09) W) A STATE P 0 AELAM FRA BESKRIVELSE AV OPPFINNELSE. AUTONOMT SERTIFIKAT (7).) Chisinau State Qing Institute (54) (57) TRENINGSENHET FOR MONSTRASJON AV BEVEGELSE AV IONER, TROLYTT I ET MAGNETISK FELT, som inneholder en strømkilde, en åpen beholder med atektrolytt, en magnet og elektroder koblet til strømkilde osv. Hovedpoenget er at kapasitansen for klarhetens skyld har et rektangulært tverrsnitt og en skillevegg koblet til en av polene på strømkilden og plassert i den, en blokk av elektrisk ledende materiale som deler kapasitansen inn i. to kommuniserende kar, elektrodene er plassert på innerveggene av beholderen parallelt med skilleveggen og koblet til den andre polen til kilden, 1027 Oppfinnelsen angår demonstrasjonsanordninger og visuelle hjelpemidler for pedagogisk bruk. prosess, spesielt til enheter i fysikk En enhet er kjent for å demonstrere bevegelsen av elektrolyttioner i et magnetfelt. Enheten er laget med følgende slipemiddel. Et flatt glasskar, for eksempel en krystallemitter, er plassert på ringkeramiske magneter, inne i hvilke: 10 to elektroder (ring og sentral rett) er satt inn. En løsning av kobbersulfat strømmet inn i karet slik at væskenivået var flere millimeter under kanten av karet. Lycopodium eller korkstøv flyter på overflaten av væsken. Når strømmen flyter gjennom elektrolytten, blir ionene, mens de beveger seg, avbøyet av magnetfeltet, væsken mellom elektrodammene begynner å rotere, og drar langs det flytende materialet 1), Ulempen med denne enheten er den lave synligheten til demonstrasjonen når gjennomføre eksperimentet i et stort publikum. Formålet med oppfinnelsen er å øke synligheten av demonstrasjonen av bevegelsen av elektrolytioner i et magnetfelt Dette målet oppnås ved at i en anordning for å demonstrere bevegelsen av 30 ioner av elektrolytt i et magnetfelt, som inneholder en strømkilde, en gjennomsiktig beholder med elektrolytt, en magnet og elektroder koblet til strømkilden, kapasiteten har rektangulært tverrsnitt og KOBLET TIL EN POLEN AV STRØMFILDEN og en skillevegg laget av elektrisk ledende materiale plassert i den, som deler beholder inn i to kommuniserende kar, er elektrodene plassert på de indre veggene av beholderen parallelt med skilleveggen og koblet til den andre polen til kilden.I fig. 1. Anordningen er vist, generelt synlig i fig. 2 - den samme , tverrmål 45 skåret 784 2 Anordningen inneholder en beholder 1 med rektangulært tverrsnitt, dvs. organisk glass. En skillevegg 2, dvs. elektrisk ledende materiale, deler den i to deler, men når ikke bunnen, og danner derved to kommuniserende fartøy 3 og 4. Til sideveggene til beholderen 1 s innsiden To elektroder 5 og 6 er festet parallelt med skilleveggen Kapasitet 1 er festet mellom polene til elektromagneten. Den ene polen til en konstantstrømkilde er koblet til skillevegg 2, og den andre til sideelektrodene 5 og 6. For å gjennomføre forsøket helles en løsning av kobbersulfat i beholder 1 slik at væskenivået er 5-7 cm under kanten av fartøyet. Slå deretter på den elektriske magneten og observer at væsken i kar 3 og 4 forblir på samme nivå. Når du kobler til en kilde med konstant strøm (observerer polariteten angitt i fig. 1), gradvis økende strømflyt, oppnås en endring i væskenivået i beholderne 3 og 4. Kraften som virker på ionstrømmen i venstre beholder 3 er rettet nedover, og i høyre kar 4 oppover. Som et resultat av dette dobles effekten av magnetfeltet og væskenivået når strømmen når 5 A i venstre kar 3 vil være lavere enn i høyre med 4-5 cm Ved gradvis nedgang i strømverdien går væsken i kar 3 og 4 tilbake til samme nivå Deretter gjentas forsøket med reversering av polaritet og væskenivået i høyre kar 4 blir lavere enn i venstre 3. Oppfinnelsen gjør det mulig å øke klarheten i demonstrasjonen og derved forbedre kvaliteten på assimileringen undervisningsmateriell og effektiviteten av bruken av manualer i utdanningsprosessen 1027784 Sammenstilt av G. Sambikekar Tekhred T.Mat poeng av elvene RedaktoTigo Podpisnoe d. 4/5 gren av PPP fPatenzh, Uzhgorod-prosjektet 4745/55 Circulation 488 VNIIPI Statens utvalg for oppfinnelser og oppdagelser 113035, Moskva, Zh, Raushskaya

applikasjon

3400847, 22.02.1982

CHISINAU STATLIG MEDISINST INSTITUTT

KROYTOR DMITRY SEMENOVICH

IPC / Tags

Lenkekode

Pedagogisk enhet for å demonstrere bevegelsen av elektrolyttioner i et magnetfelt

Lignende patenter

Plater 5, to stykker i hvert hjørne (topp og bunn), som er festet til skallet 1 av beholderen ved hjelp av lim. og boltede forbindelser b. Boltene går gjennom hullene i 10 plater 5 og skallet 1. Platene 5 har hull 7 med en diameter som er tilstrekkelig for passasje av kroken til løfteanordningen. Inne i skallet 1 til den elastiske beholderen er det installert skillevegger 8 avbrutt. i midten av den siste skilleveggen laget av elastisk materiale, bestående av to deler, som hver er installert på den øvre og nedre delen av beholderens skall 1. I arbeidsstilling er deler av skilleveggen 8 20 snøret med en elastisk bånd 9 ved vekselvis å tre det inn i løkkene 10 som er installert langs kantene av semi-partisjonene. Båndet 9 er knyttet med en knute i begynnelsen og slutten...

ELEKTROKEMI, 2013, bind 49, nr. 4, s. 348-354

UDC 544.431.134:544.032.53

IONEOVERFØRING I EN ELEKTROLYTTSTRØM UNDER PÅVIRKNING AV ET MAGNETISK FELT

South Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute), Russland Mottatt 07.11.2011

Problemene med fordelingen av ionekonsentrasjoner, elektrisk felt og Lorentz-kraft i strømmen av en elektrolyttløsning under påvirkning av et eksternt magnetfelt er løst. Eksistensen av et diffust ionisk lag i en magnetisert strøm av fortynnet elektrolytt er etablert og dets egenskaper er studert.

Stikkord: elektrolyttstrøm, magnetfelt, ioneoverføring, dobbelt elektrisk lag BO1: 10.7868/80424857012120109

INTRODUKSJON

Når en elektrolyttløsning beveger seg i et magnetfelt, oppstår fenomenet med retningsbestemt bevegelse av ioner inne i løsningen, forårsaket av Lorentz-krefter. Dette fenomenet har funnet utbredt praktisk bruk dens teoretiske studie er imidlertid ennå ikke fullført. I arbeidene utføres modelleringen av transportprosesser i ledende løsninger på grunnlag av MHD-tilnærmingen (påvirkningen av magnetfeltet bare på den massegjennomsnittlige bevegelseshastigheten til flytende partikler tas i betraktning). En forenklet modell vurderes, selv om dette arbeidet bemerker at påvirkningen av et eksternt magnetfelt på masseoverføringsprosesser kan være betydelig. Artiklene tar i tillegg hensyn til ione-diffusjon på grunn av konsentrasjonsgradienter, ioneglidning (forskjeller i ionemassehastigheter), og konveksjon.

Inneholder en omfattende gjennomgang av modeller for beregning av transportprosesser i ledende væsker tatt i betraktning elektriske, magnetiske og temperaturfelt. Beregningen er basert på et system av MHD-ligninger; ionediffusjon er i tillegg tatt i betraktning; det bemerkes at doble ionelag ved kanalgrensen kan spille en betydelig rolle, men modeller og metoder for å beregne prosesser som tar hensyn til disse lagene er ikke ansett.

Det bør også bemerkes at i arbeider, som regel, kravet om elektrisk

nøytralitet på hvert punkt i løsningsvolumet. En slik antagelse er ikke akseptabel i alle tilfeller, siden den ikke tillater modellering av et dobbelt ionisk lag, som er opprettet som et resultat av en ubalanse mellom ladningstettheter av forskjellige tegn.

I denne artikkelen, på grunnlag av en omtrentlig analytisk metode, beregnes et selvkonsistent elektrisk felt (dvs. tar hensyn til den gjensidige påvirkningen av fordelingene av romladningstetthet og elektrisk felt) for et romlig isotermisk tilfelle basert på ligningene av iondiffusjon i et Lorentz-kraftfelt, tatt i betraktning fordelingen av magnetisk induksjon, tverrsnittsformkanal, hastighetsprofil i løsningsstrømmen. Lineariseringsmetoden som brukes har en rekke forskjeller fra de som er brukt i metodene. På grunn av den høye nøyaktigheten og den betydelige forenklingen av ligningssystemet, er metoden som er diskutert i artikkelen svært effektiv og anvendelig for analyse av et veldig bredt spekter av ionetransportfenomener i elektriske og magnetiske felt, med tanke på diffusjon og dobbel ionelag.

Som et resultat av studien fastslo forfatteren at masse og elektrisk overføring i løsninger under påvirkning av et magnetfelt kan ledsages av dannelsen av et mikroskopisk ionisk lag ved grensen til elektrolyttløsningen (med veggene i kanalen eller container). Strukturen til dette ioniske laget ligner på mange måter strukturen til det elektriske dobbeltlaget, men er mye mindre studert. Dette er bevist av det faktum at i kjente modeller og beskrivelser av systemer for magnetisk behandling av vandige løsninger, er fenomenet

dannelsen av et ionisk lag ved grenseflatene ignoreres. Det diffuse ioniske laget i systemet som studeres skiller seg fra det klassiske doble elektriske laget ved at volum- og overflateeffekter kan gi bidrag av samme størrelsesorden. I den aktuelle modellen er det antatt at kanalveggene består av et dielektrisk, kjemisk inert i forhold til løsningen, det er ingen turbulens i væskestrømmen, og løsningen er fortynnet.

GRUNNLEGGENDE FORHOLD TIL MODELLEN

Driftshastigheten til ioner av typen kth kan skrives på skjemaet

Vk = V0 + bk [^gao(kbT 1nSk) + fk], k = 1,...,N, (1)

hvor y0 er den gjennomsnittlige massestrømningshastigheten til løsningen, bk er mobiliteten til ioner, sk er deres konsentrasjon, fk ~ dk (E + V0 x B) er Lorentz-kraften som virker på ioner av den kth typen, qk er ladningen deres (forutsatt

det ser ut som at

< 1), Е - вектор напряженности

^ + ^U (Sk "V o)

ASk - ^ё1у [Sk (E + Vo x B)],

skapelsen er lik: B ~ e

Under antakelsen om stasjonaritet er det elektriske feltet i volumet til en bevegelig løsning i en stasjonær referanseramme potensiell: E = -ggadф, hvor skalar elektrisk potensialφ tilfredsstiller Poisson-ligningen:

N С\Дф = Ш + 11 -11ё1у (V0 X В).

Utenfor volumet til løsningen er det elektriske feltet også stasjonært, potensielt og endelig, og det skalære elektriske potensialet phe er en løsning på Laplace-ligningen:

elektrisk felt, B - magnetisk induksjonsvektor; N- totalt antall typer ioner eller andre ladede (for eksempel kolloidale) partikler i løsning, kB - Boltzmann konstant, T - absolutt temperatur løsning.

Ved å erstatte (1) i kontinuitetsligningene: dsk\d1 + egy (skVk) = 0, k = 1, ..., N, tar vi i betraktning Einstein-relasjonen, får vi ionetransportligningene:

Med et kjent hastighetsfelt i strømmen lukkes system (1)-(4) av de tilsvarende grensebetingelsene ved grensen av løsningsvolumet og startbetingelsene. For metodologiske formål, for ikke å komplisere modellen med mindre tekniske detaljer, vil vi anta at kanalveggene og det ytre mediet er dielektriske stoffer med samme permeabiliteter ег = 1. For strømmen av en vandig løsning, grensebetingelsen for adhesjon er tilstrekkelig, uttrykt i nullhastigheten til strømmen nær veggene. Med hensyn til forutsetningene som er gjort, er de tilsvarende grensebetingelsene formulert som følger:

Vкп = 0, к = 1,...,N, Ф = Фe,

Hvor? - tid; Det antas at mobiliteten til Lk og diffusjonskoeffisientene til Bk-ioner av den kth typen er konstante. Ligningene utføres for området som opptas av løsningen. Induksjon B regnes som lik verdien av det eksterne magnetfeltet, som nesten alltid utføres med høy nøyaktighet. Vi vil vurdere et stasjonært referansesystem der den elektriske forskyvningsvektoren for punkter i volumet av den bevegelige beregningen

absolutt, bg - relativ dielektrisk, - relativ magnetisk permeabilitet for løsningen. Verdien av cg er vanligvis nær enhet. For fortynnede vandige løsninger i et bredt område av feltfrekvenser bg « 80. Begrepene i uttrykket for den elektriske forskyvningsvektoren er av samme størrelsesorden.

hvor b0 er den dielektriske konstanten for vakuum, n er vektoren til normalen til kanalveggen utenfor volumet til løsningen, a - overflatetetthet ladning på kanalveggene, på grunn av fenomenet spesifikk adsorpsjon.

Elektrisk intensitet har en tendens til null i en uendelig avstand fra volumet av løsningen. Opprinnelige forhold kan spesifiseres i form av ionekonsentrasjonsverdier på det første tidspunktet.

LINEARISERING AV LIGNINGSSYSTEMET OG DETS BEGRUNDELSE

Kompleksiteten til den praktiske løsningen av system (1)-(5) er assosiert med ikke-lineariteten til ligning (2), så vel som den betydelige heterogeniteten til fordelingene av ionekonsentrasjoner og det elektriske feltet. Studiet av systemet og dets løsning gjorde det mulig å fastslå at i et tynt nærvegglag med en tykkelse i størrelsesorden Debye-radius, dannes et område med romladning som skjermer potensialet.

en del av Lorentz-styrken. Når man beveger seg bort fra kanalveggene, slapper romladningen av, slik at hovedvolumet til løsningen er kvasinutralt, og ionestrømmer sirkulerer i den langs lukkede baner. Debye-radiusen, selv for destillert vann, overstiger ikke 1 mikron.

Estimerte beregninger viser at for vandige løsninger er romladningstettheten nesten alltid mye mindre enn de partielle ladningstetthetene til ioner i volumet av løsningen. Denne funksjonen kan brukes til å bygge effektiv metode løsning av det formulerte systemet, som er basert på dets linearisering i samsvar med den omtrentlige likheten: Shu(ek(k) « k = 1,...,N hvor c er originalen

konsentrasjon av ioner i volumet av elektrolytt.

La oss prøve det først denne metoden ved å bruke eksemplet med å beregne et flatt likevekt dobbelt elektrisk lag i en binær elektrolytt. Det tilsvarende systemet med ligninger for ionekonsentrasjoner og elektrisk felt har formen:

d(CE _ 0, x > 0;

dx kBT dx d 2f _ _ -(s + - s) dx2 e

C ±E _ 0, f_ u, x _ 0;

c± ^ c0, f ^ 0, x ^ ja,

hvor og er spenningsfallet i det elektriske dobbeltlaget, c± er konsentrasjonen av positive og negative ioner i det elektriske dobbeltlaget, c0 er verdien av ionekonsentrasjonen i volumet til elektrolytten, q er den absolutte ladningen til ioner.

Ligningssystemet som vurderes tilsvarer Gouy-Chapman-modellen. Den nøyaktige løsningen finnes analytisk og kan skrives som:

с = Coexp|+-i-!-

с1ы 1 exp (x I + 1

c1b| -YE- 1 exp(I- 1

hvor е er Debye-radiusen til løsningen, lik

La oss studere lineariseringsfeilen, for hvilken vi vil utføre følgende transformasjoner under hensyntagen til det opprinnelige ligningssystemet:

Shu (c ±E) = c0ShuE + Shu [(c± - c0) E] =

hvor p = - (c + - c) er romladningstettheten. Linearisering består i å forkaste det andre leddet (skrevet i parentes). Etter en rekke tekniske transformasjoner finner vi at den relative lineariseringsfeilen for hver av diffusjonsligningene for ioner med forskjellige fortegn estimeres ovenfra ved:

2. exp| + 2T

I praksis, for å beregne feltet, trenger du bare å vite romladningstettheten p, og ikke b

BUND A., KOSHICHOV D., MUTSCHKE G., FROHLICH D., YOUNG K. - 2012

EKSPERIMENTELL OG TEORETISK STUDIE AV EFFEKTENE AV ASYMMETRI AV TRANSPORTEGENSKAPERNE TIL MODIFISEREDE ULTRAFILTRASJONSMEMBRANER

VASIN S.I., KASPERCHIK V.P., KONONENKO N.A., FILIPOV A.N., CHERNYAEVA M.A., YASKEVICH A.L. - 2010

Fremveksten av et elektrisk felt og elektrisk strøm under bevegelsen av en elektrisk ledende væske eller ionisert gass i et magnetfelt

Beskrivelse

Magnetohydrodynamisk effekt - forekomsten av et elektrisk felt og elektrisk strøm når en elektrisk ledende væske eller ionisert gass beveger seg i et magnetfelt. Den magnetohydrodynamiske effekten er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon, dvs. på forekomsten av en strøm i en leder som krysser magnetfeltlinjer. I dette tilfellet er lederne elektrolytter, flytende metaller og ioniserte gasser (plasma). Når du beveger deg over magnetfeltet, oppstår motsatt rettede strømmer av ladningsbærere med motsatte fortegn i dem. Basert på den magnetohydrodynamiske effekten er det laget enheter - magnetohydrodynamiske generatorer (MHD-generatorer), som er enheter for direkte konvertering av termisk energi til elektrisk energi.

Hvis lederen er en væske, skjer genereringen av elektrisitet bare som et resultat av konverteringen av en del av den kinetiske eller potensielle energien til strømmen av en elektrisk ledende væske ved en nesten konstant temperatur.

I fig. Figur 1 viser driftsprinsippet til en MHD-generator, som indikerer retningen til magnetfeltet B påført en leder (bevegende elektrolytt, metall, ionisert gass, plasma) med en hastighet V.

Driftsprinsipp for en MHD-generator

Ris. 1

Elektrisk energi fjernes fra endene av elektrodene (ledende MHD-generatorer) i kontakt med et bevegelig ledende medium (Figur 1 viser belastningsmotstanden R) eller ved induktiv kobling av fluksen til belastningskretsen (induksjon MHD-generatorer).

Timing egenskaper

Starttid (logg til -9 til -6);

Levetid (log tc fra -6 til 15);

Nedbrytningstid (log td fra -9 til -6);

Tidspunkt for optimal utvikling (log tk fra -8 til -6).

Diagram:

Tekniske implementeringer av effekten

Lineær Faraday seksjonsbasert MHD-generator

Den tekniske implementeringen - kretsen til en lineær Faraday seksjonalisert MHD-generator - er vist i fig. 2.

Lineær MHD generator

Ris. 2

Betegnelser:

2 - elektroder;

3 - interelektrode isolatorer;

4 - sideisolerende vegger;

5 - belastningsmotstand; piler angir strømretningen i lasten

Bruke en effekt

MHD-effekten brukes i elektriske rakettmotorer, i strømningsmålere av elektrisk ledende væsker, og i magnetohydrodynamiske elektrisitetsgeneratorer, der det skjer en direkte konvertering av termisk energi til elektrisk energi. Hovedfordelen med MHD-generatorer fremfor termiske (for eksempel gassturbiner) er at plasmaet har høy temperatur, og dette fører til økt effektivitet.