Sylabus
1) Shrnutí Maxwellových rovnic pro elektromagnetické pole, magnetizace, polarizace. 2) Shrnutí rovnic popisujících transport směsí v mechanické rovnováze (Maxwell-Stefanovy difuzní vztahy). Entropie a volná energie směsí.
Produkce entropie. 3) Propojení rovnic pro elektromagnetické pole a difuzních rovnic. Objevení Lorentzovy síly, elektrochemického potenciálu, Maxwellova tenzoru napětí.
Základní reologické chování směsi. Poissonova rovnice.
Ohmům zákon, Nernst-Planck-Poissonovy rovnice, Fickův zákon. 4) Elektrochemické reakce. Butler-Volmerova rovnice.
Rovnováha. Práce s elektrochemickými tabulkami, referenční chemické potenciály.
Nernstův vztah pro napětí. Osmotický tlak, Donnanův potenciál, open-circuit voltage.
Disociace a rovnovážná konstanta. Napětí vodíkového palivového článku a vanadové průtočné baterie. 6) Propojení transportních rovnic a elektrochemických reakcí.
Popis vodíkového palivového článku. 7) Účinnost zařízení produkujícího elektrickou energii. Souvislost s produkcí entropie.
Stabilita systému pomocí Braun-Le Chatelierova principu.
Anotace
Elektrochemie je disciplínou spojující transport hmoty a elektrického náboje. Je nezbytným nástrojem například pro popis baterií, palivových článků nebo elektrolyzérů.
Cílem přednášky bude zformulovat základní rovnice popisující elektrochemické procesy pomocí nerovnovážné termodynamiky a demonstrovat některá jejich řešení.