极限扩散电流英文解释翻译、极限扩散电流的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 limiting diffusion current

分词翻译：

极限的英语翻译：

limit; terminal; the maximum; utmost
【化】 limit(ing) point

扩散电流的英语翻译：

【化】 diffusion current

专业解析

极限扩散电流（Limiting Diffusion Current）是电化学中的一个核心概念，指在电极反应中，当反应物的扩散速率成为整个电极过程的控制步骤时，所能达到的最大电流值。此时，电极表面的反应物浓度趋近于零，电流大小不再受电极反应动力学控制，而完全取决于反应物从溶液本体向电极表面的传质扩散速率。

以下是其详细解释：

电化学机制：
- 在电解池或电池的电极上进行氧化或还原反应时，反应物需要从溶液本体扩散到电极表面才能参与反应。
- 随着电极电位向更负（还原反应）或更正（氧化反应）的方向移动，电极反应速率加快，消耗反应物的速度增加。
- 当电位变化到一定程度时，反应物在电极表面的消耗速度会超过其从溶液本体扩散补充的速度。
- 此时，电极表面附近薄层（称为扩散层）内的反应物浓度会急剧下降至接近于零。这种现象称为浓差极化。
- 一旦电极表面浓度为零，电流便无法再随电位增加而增大，达到了一个平台值，这个平台电流就是极限扩散电流（(i_d) 或 (i_l)）。
数学表达式：极限扩散电流的大小由扩散传质控制，其值可以通过Ilkovič方程（适用于滴汞电极）或更普遍的Fick扩散定律来描述。对于平面电极，稳态极限扩散电流可表示为： $$ i_l = nFAD frac{C_b}{delta} $$ 其中：
- (i_l)：极限扩散电流 (A)
- (n)：电极反应转移的电子数
- (F)：法拉第常数 (96485 C/mol)
- (A)：电极有效面积 (cm²)
- (D)：反应物的扩散系数 (cm²/s)
- (C_b)：反应物在本体溶液中的浓度 (mol/cm³)
- (delta)：扩散层厚度 (cm) 该公式表明，(i_l) 与反应物浓度 (C_b) 成正比，这是定量分析（如极谱法）的基础。
影响因素：
- 反应物浓度 ((C_b)): 浓度越高，(i_l) 越大（线性关系）。
- 扩散系数 ((D)): 分子尺寸小、粘度低的溶液中，扩散系数大，(i_l) 大。
- 电极面积 ((A)): 面积越大，(i_l) 越大。
- 扩散层厚度 ((delta)): 受流体动力学条件（如搅拌速度、电极旋转速度）影响。搅拌或旋转电极可减小 (delta)，增大 (i_l)。
- 温度: 温度升高通常增大扩散系数 (D)，从而增大 (i_l)。
应用与意义：
- 定量分析基础: 在伏安法（如循环伏安法、线性扫描伏安法）和极谱法中，极限扩散电流峰高直接正比于待测物浓度，是电化学定量分析的核心依据。
- 电极过程研究: 出现极限扩散电流平台是反应受扩散控制的标志，用于判断电极反应机理。
- 电池性能限制: 在电池（如锂离子电池）中，高倍率放电时，锂离子在电极材料或电解液中的扩散可能成为速率控制步骤，其极限扩散电流限制了电池的最大输出功率。
- 传感器设计: 电化学传感器的灵敏度常与待测物产生的极限扩散电流相关。

权威参考来源：

Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). John Wiley & Sons, 2001. (电化学领域经典教材，对扩散控制过程和极限扩散电流有详尽阐述)
Wang, J. Analytical Electrochemistry (3rd ed.). Wiley-VCH, 2006. (分析电化学专著，详细介绍了极限扩散电流在伏安分析中的应用)
Journal of The Electrochemical Society 等专业期刊发表的相关研究论文，探讨了极限扩散电流在电池、腐蚀、电合成等领域的意义。

网络扩展解释

极限扩散电流是电化学分析中的一个核心概念，其定义和特性可综合多个来源进行解释：

1.基本定义

极限扩散电流是指电化学体系中，电极表面电活性物质的扩散速率达到最大值时形成的稳定电流。此时，扩散传质成为电极反应速率的控制步骤，电流大小不再随电压增加而变化，呈现恒定状态。例如，当反应物在电极表面的浓度趋近于零时，扩散速率无法进一步提升，电流达到极限值。

2.形成条件

扩散控制：溶液未受外力（如搅拌）干扰，物质传输仅依赖自然扩散。
浓度梯度：电极表面与溶液本体的浓度差异驱动离子扩散，当表面浓度趋近零时，梯度达到最大。

3.数学表达

根据扩散动力学，极限扩散电流（(i_d)）可通过公式计算： $$ i_d = nFAD frac{C}{delta} $$ 其中：

(n)：电子转移数；
(F)：法拉第常数；
(A)：电极面积；
(D)：扩散系数；
(C)：溶液本体浓度；
(delta)：扩散层厚度。

4.应用与意义

浓度测定：电流值与电活性物质浓度成正比，常用于极谱分析中定量检测（如金属离子）。
反应机理研究：通过分析电流-电压曲线，可判断电极反应是否受扩散步骤控制。

5.与其他电流的区别

扩散电流：泛指由浓度梯度引起的电流，未达极限状态时可能随电压变化。
漂移电流：由电场驱动的载流子定向运动产生，常见于半导体中，与扩散电流的物理机制不同。

极限扩散电流是电化学分析的关键参数，其特性为浓度检测和反应动力学研究提供了重要依据。