
在电化学和电气工程领域,“超电压”(英文:Overvoltage)指实际施加在电极上的电压超出其理论平衡电位的差值。这一现象主要由电极反应动力学阻力(如活化能壁垒)或物质传输限制引起,是评估电极过程效率的关键参数。以下是详细解释:
电化学角度
超电压((eta))是电极的实际工作电位((E{text{实际}}))与热力学平衡电位((E{text{平衡}}))之间的偏差,计算公式为:
$$eta = |E{text{实际}} - E{text{平衡}}|$$
该值越大,表明电极极化程度越高,反应速率越慢。
成因分类
工业电解
在氯碱工业中,阳极析氯反应需克服高活化超电压,选用低超电压电极(如钛基涂层电极)可显著降低能耗。
电池与腐蚀防护
测量方法
通过塔菲尔曲线(Tafel Plot)量化超电压与电流密度的关系,公式为:
$$eta = a + b log(i)$$
其中 (a) 和 (b) 为动力学参数,(i) 为电流密度。
中文 | 英文 |
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超电压 | Overvoltage |
活化超电压 | Activation overvoltage |
浓差超电压 | Concentration overvoltage |
塔菲尔方程 | Tafel equation |
注释
[^iec]: International Electrotechnical Commission. IEC 60050-121: Electropedia.
[^bard]: Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd ed. Wiley, 2001.
超电压(又称过电压)是指由于电极极化作用,导致实际电极电位偏离其平衡电位或初始电位的绝对值。以下是详细解释:
基本定义
在电化学反应中,极化作用会使阴极电位降低或阳极电位升高,这种偏离的差值即为超电压。例如,当金属与溶液接触时,电子导电颗粒的极化效应会引发超电压现象。
产生原因与分类
根据极化机制不同,超电压可分为两类:
实际应用与意义
超电压是腐蚀电池、电解池等电化学系统的核心概念。例如,金属腐蚀过程中,超电压的大小直接影响腐蚀速率。此外,在工业电解(如氯碱工艺)中,需通过调控超电压优化反应效率。
如需进一步了解极化过程的具体步骤(如传质、电荷转移等),可参考相关电化学教材或文献。
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