Thermodynamics of photochemical solar energy conversion

Vos, Alexis De

doi:10.1016/0927-0248(94)00210-x

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“…[16] De Vos erarbeitete einen anderen Ansatz, [65] in dem ein Netzwerk chemischer Reaktionen analog zu einer endore- [68] und alle Methoden der Thermodynamik in endlicher Zeit sind anwendbar. [38,69] Als ein zweites Beispiel für die Optimierung der thermodynamischen Geometrie wird die Cytochrom-Kette angeführt, die kürzlich im Hinblick auf die maximale Produktion chemischer Energie in Form von ATP bei der Oxidation von Wasserstoff optimiert wurde. [20] In …”

Section: Chemische Reaktionenunclassified

Aktuelle Trends in der Thermodynamik in endlicher Zeit

Andresen

2011

Angewandte Chemie

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Das Leitmotiv der Thermodynamik in endlicher Zeit (“finite‐time thermodynamics”) ist der Preis der Ungeduld und seine Minimierung. Reversible Prozesse können vollständig effizient sein, laufen jedoch meist unverhältnismäßig langsam ab. In allen Situationen – chemisch, mechanisch oder ökonomisch – sind wir bereit, mehr zu zahlen, damit eine Aufgabe schneller erledigt wird. Die Thermodynamik in endlicher Zeit befasst sich mit der Entwicklung von Methoden, diese Zusatzkosten zu begrenzen, wobei diese nicht zwingend monetär sein müssen, sondern sich auch auf Energieaufwand, Entropieproduktion oder dergleichen beziehen können. Die Thermodynamik in endlicher Zeit bietet Verfahren, den optimalen Pfad oder Betriebsmodus bei minimalem Zusatzaufwand zu berechnen. Ausgangspunkt ist es dabei, das System durch den Einfluss einer zeitlich variierenden Umgebung auf den optimalen Weg zu bringen; dies ist wie das Lenken eines Pferdes, das man einer Karotte an einem Stock nachlaufen lässt.

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Section: Chemische Reaktionenunclassified

Aktuelle Trends in der Thermodynamik in endlicher Zeit

Andresen

2011

Angewandte Chemie

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“…(5) which is the Gibb's equation of thermodynamics formulated in the phasespace, illustrates the physical meaning of the nonequilibrium chemical potential (4). Since −T δS = δF , with F the nonequilibrium free energy, Eq.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…This is what happens in nanostructures such as solar cells and thermophotovoltaic devices [3,4], even in cancer therapies [5,6], just to cite some exemples. In these situations, the classical scheme is no longer applicable and it then becomes necessary to employ a nonequilibrium theory.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Non-equilibrium Stefan–Boltzmann law

Pérez‐Madrid¹,

Rubı́²,

Lapas³

2010

Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics

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We study thermal radiation outside equilibrium. The situation we consider consists of two bodies emitting photons at two different temperatures. We show that the system evolves to a stationary state characterized by an energy current which satisfies a law similiar to the Stefan-Boltzmann law.The magnitude of this current depends on the temperature of the emitters expressed through the difference of the fourth power of these tempereatures.The results obtained show how the classical laws governing the thermal radiation at equlibrium can be generalized away from equilibrium situations.

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“…Since the pioneering paper published by Curzon-Ahlborn in 1975 [1], most of the studies within the context of finite time thermodynamics (FTT) have been centered on steady-state values of characteristic functions, like power output [2][3][4][5][6][7], efficient power [8,9], ecological function [10] and saving function [11]. For instance, the Curzon-Ahlborn (CA) engine [1] (see Figure 1) is characterized by the efficiency η = 1 − (T 2 /T 1 ), with T 1 > T 2 , under a maximum power operating regime [1,7,12,13].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Global Stability Analysis of a Curzon–Ahlborn Heat Engine under Different Regimes of Performance

Reyes-Ramírez

Barranco-Jiménez

Rojas-Pacheco

et al. 2014

Entropy

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We present a global stability analysis of a Curzon-Ahlborn heat engine considering different regimes of performance. The stability theory is used to construct the Lyapunov functions to prove the asymptotic stability behavior around the steady state of internal temperatures. We provide a general analytic procedure for the description of the global stability by considering internal irreversibilities and a linear heat transfer law at the thermal couplings. The conditions of the global stability are explored for three regimes of performance: maximum power (M P ), efficient power (EP ) and the so-called ecological function (EF ). Moreover, the analytical results were corroborated by means of numerical integrations, which fully validate the properties of the global asymptotic stability.

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Thermodynamics of photochemical solar energy conversion

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Aktuelle Trends in der Thermodynamik in endlicher Zeit

Aktuelle Trends in der Thermodynamik in endlicher Zeit

Non-equilibrium Stefan–Boltzmann law

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