氢过电位英文解释翻译、氢过电位的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 hydrogen overpotential
分词翻译:
氢的英语翻译:
hydrogen
【医】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
过电位的英语翻译:
【电】 overpotential
专业解析
氢过电位(Hydrogen Overpotential)是指在实际电解过程中,为使氢离子在电极上发生还原反应(析氢反应)生成氢气,所需施加的电位与该电极上氢的理论平衡电位之间的差值。这一现象本质上是由于电极动力学因素导致的能量壁垒,使得实际析氢电位必须高于热力学平衡电位才能发生持续反应。
一、中英术语对照与核心定义
二、物理意义与成因
氢过电位反映了析氢反应的动力学障碍。其产生主要源于以下步骤的能垒:
- 电化学步骤:氢离子(H⁺)在电极表面得电子形成吸附氢原子(Hₐdₛ):
$$ ce{H+ + e^- -> H_{ad}} $$
- 复合脱附或电化学脱附:吸附氢原子结合为氢气分子((ce{2H{ad} -> H2}))或直接电化学脱附((ce{H{ad} + H+ + e^- -> H2}))。
这些步骤的缓慢动力学导致需额外电压驱动反应,形成过电位。
三、关键影响因素
- 电极材料:
- 高过电位材料(如汞、铅):抑制析氢,用于电解制备活泼金属(如钠)。
- 低过电位材料(如铂、钯):促进析氢,常用于燃料电池催化剂。
- 电流密度:过电位随电流密度增大而升高,符合塔菲尔公式(Tafel Equation):
$$ eta_{text{H}} = a + b log i $$
其中 (a) 和 (b) 为电极特性常数。
- 溶液组成:pH值、电解质浓度及添加剂影响反应路径和过电位值。
四、应用与意义
- 电解工业:通过选用高氢过电位电极(如汞阴极)防止副反应,提高金属电解纯度。
- 腐蚀防护:高氢过电位可减缓金属腐蚀中的析氢反应。
- 能源技术:低氢过电位材料是高效电解水制氢和燃料电池的核心。
参考文献
- Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley, 2001. (Chapter 2: Kinetics of Electrode Reactions)
- International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book"): "Overpotential" definition. IUPAC Gold Book
- 查全性,《电极过程动力学导论》(第三版),科学出版社,2002.(第四章:氢过电位与析氢反应)
网络扩展解释
氢过电位(析氢过电位)是电化学中的一个重要概念,具体解释如下:
1. 定义
氢过电位指在电解过程中,阴极实际析出氢气的电位比理论析氢电位更负(更低)的现象。例如,在酸性溶液中理论析氢电位应为0 V(相对于标准氢电极),但实际反应中可能需要-0.5 V才能观察到明显氢气析出。
2. 产生原因
主要源于电极极化效应,包括:
- 活化极化:氢离子在电极表面吸附、电子转移等步骤存在能垒
- 浓度极化:电极表面氢离子浓度低于溶液本体浓度
3. 影响因素
- 电极材料:不同金属的塔菲尔常数差异显著(如Pb=1.56,Hg=1.41,Zn=1.24)
- 电流密度:电流越大过电位越高(符合塔菲尔方程 $eta = a + b log j$)
- 溶液性质:pH值、离子浓度和温度均会影响
4. 应用意义
- 金属腐蚀:低氢过电位金属(如Fe)在酸性环境中易发生析氢腐蚀
- 电解工业:选择高氢过电位电极(如汞)可抑制析氢副反应
- 燃料电池:降低过电位能提升析氢反应(HER)效率
可通过LSV曲线测定过电位,计算时需以平衡电位为基准,测量实际析氢起始电位的偏移量。该参数对能源转换和防腐蚀技术研发具有指导作用。
分类
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
别人正在浏览...
奥沙西泮阿萨普罗瓣膜切开术避雷赤松素冲突判决船身电铃变压器对数压缩放大器分能母关门装置棍棒寒冷的旱路栝楼酸累维斯氏夹两便脉冲间距调变脑甙脂尿质的欧姆计强制软断设计分析器舍特氏浴疗失仪症双连通分量特别申辩体虱退休年俸外差法