
【化】 charge-transfer overpotential
change; move
be at a high pitch; exceed; get over
【医】 trans-
【化】 overpotential; superpotential
迁越超电势(Charge Transfer Overpotential)是电化学极化现象的核心表征参数,指电极反应中电荷跨越双电层界面时,因活化能障碍引起的实际电势与平衡电势的差值。该术语在《电化学词典(汉英对照)》(科学出版社)中被定义为"activation overpotential",特指电子转移步骤的动力学阻力导致的额外电压需求。
其形成机制遵循Butler-Volmer动力学方程: $$ i = i_0left[e^{frac{alpha nFeta}{RT}} - e^{-frac{(1-alpha)nFeta}{RT}}right] $$ 式中η即为迁越超电势,与交换电流密度i₀成反比关系。该模型在《电化学方法:原理与应用》(Allen J. Bard著)第3章有详细推导。
主要影响因素包括:
在电解工业中,迁越超电势直接影响氯碱工艺的能耗效率(《现代电化学工程基础》,查全性著)。氢析出反应在汞电极上的高超电势现象,正是工业制碱隔膜法的重要理论基础。
迁越超电势是电化学中描述电荷转移过程中能量损耗的重要概念,其定义和特点如下:
迁越超电势(Charge-transfer Overpotential)指电荷在电极金属与溶液界面迁移时,因活化能障碍导致的额外电势差。它属于超电势的一种,反映电荷跨越相界面的动力学阻力。
类型 | 产生机制 | 典型场景 |
---|---|---|
迁越超电势 | 电荷跨越界面时的活化能障碍 | 电解水制氢的析氧反应 |
扩散超电势 | 反应物/产物扩散速率不足 | 高电流密度下的浓差极化 |
反应超电势 | 伴随的化学反应速率缓慢 | 涉及中间产物的复杂反应 |
根据公式,迁越超电势可通过塔菲尔方程表示: $$ η = a + b cdot ln(j) $$ 其中:
迁越超电势直接决定电化学装置的能耗效率。例如在燃料电池中,降低迁越超电势可减少能量损失,提升输出功率。工业电解槽常通过优化电极材料(如使用铂催化剂)或表面纳米化处理来减小此类超电势。
如需进一步了解迁越过程的分子机制,可参考电化学动力学理论中的巴特勒-福尔默方程(Butler-Volmer Equation)。
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