活化超电势英文解释翻译、活化超电势的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 activation overpotential

分词翻译：

活化的英语翻译：

【化】 activation
【医】 activate; activation

超电势的英语翻译：

【化】 overpotential; superpotential

专业解析

活化超电势（Activation Overpotential）是电化学中的一个核心概念，指在电极表面进行电化学反应时，因反应本身固有的动力学障碍（即活化能）而产生的额外电势差。它是实际电极电势与平衡电极电势之间的偏差值，反映了克服反应能垒所需的额外能量输入。

一、汉英术语解析

活化 (Huóhuà)：对应英文Activation，指分子或原子达到发生反应所需能量状态的过程。
超电势 (Chāodiànshì) /过电位 (Guòdiànwèi)：对应英文Overpotential 或Overvoltage，指超出热力学平衡电势的额外电势。

二、核心原理与物理意义

动力学障碍：电化学反应（如析氢、析氧、金属沉积）需要克服一定的能垒（活化能）。即使电极电势已达到热力学平衡值，反应速率可能仍为零或极低。为使反应以显著速率进行，必须施加额外的电势驱动。
量化反应速率：活化超电势 (η_act) 与反应电流密度 (j) 的关系通常由Butler-Volmer方程描述： $$ j = j_0 left[ expleft(frac{alphaa n F eta{act}}{RT}right) - expleft(-frac{alphac n F eta{act}}{RT}right) right] $$ 其中：
- j_0 是交换电流密度，反映反应固有动力学快慢。
- α_a, α_c 是阳极和阴极传递系数。
- n 是反应转移电子数。
- F 是法拉第常数。
- R 是气体常数。
- T 是绝对温度。
塔菲尔方程：在高过电位区（|η_act| > ~100 mV），Butler-Volmer方程可简化为塔菲尔方程 (Tafel Equation)： $$ eta_{act} = a + b log|j| $$ 其中 a 和 b (塔菲尔斜率) 是常数，与反应机理和动力学参数相关。

三、影响因素

电极材料：不同材料对特定反应的催化活性差异巨大，直接影响 j_0。例如铂对氢析出反应（HER）具有高 j_0 和低 η_act。
电极表面状态：粗糙度、活性位点密度、表面吸附物等显著影响反应活化能。
温度：升高温度通常降低 η_act，因反应物分子能量增加，更易克服能垒。
反应本性：涉及键断裂/形成、中间体稳定的反应通常具有较高活化能垒和 η_act。

四、与其它超电势的区别

浓差超电势 (Concentration Overpotential, η_conc)：由电极表面附近反应物消耗或产物积累引起的浓度梯度所致。
电阻超电势 (Resistance Overpotential, η_ohm)：由电解液、电极本身或接触电阻引起的欧姆压降。
总超电势 (Total Overpotential, η_total) 通常是三者之和：η_total = η_act + η_conc + η_ohm。

五、应用与重要性

电池效率：活化超电势是造成电池充放电电压损失、降低能量效率的主要因素之一。
电解工业：降低电极（尤其是阳极）的 η_act 对节能至关重要（如氯碱工业）。
腐蚀科学：影响金属腐蚀速率。
电化学合成：决定反应选择性和能耗。
传感器与电分析：影响检测限和灵敏度。

权威参考来源：

国际纯粹与应用化学联合会 (IUPAC) 电化学术语：对过电位（超电势）有明确定义和分类（Gold Book）。 (来源：IUPAC Compendium of Chemical Terminology - Electrochemical Terms)
Bard, A. J.; Faulkner, L. R. "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications" (2nd ed., Wiley)：经典电化学教材，详细阐述活化过电位、Butler-Volmer方程和塔菲尔行为。 (来源：Bard & Faulkner, Electrochemical Methods)
Southampton Electrochemistry Group. "Instrumental Methods in Electrochemistry" (Woodhead Publishing)：提供对超电势现象的实用视角和测量方法。 (来源：Southampton Electrochemistry Group, Instrumental Methods in Electrochemistry)
美国能源部科学办公室基础能源科学报告：常涉及电极过程动力学和过电位研究在能源转换与存储中的应用。 (来源：U.S. DOE Office of Science - Basic Energy Sciences Reports)
《物理化学》或《电化学》大学教科书：如Atkins, Levine, Hamann, Gileadi 等所著教材均包含基础理论。 (来源：Standard University Physical Chemistry/Electrochemistry Textbooks)

网络扩展解释

活化超电势是电化学中描述电极反应不可逆性的重要概念，具体解释如下：

一、定义

活化超电势是指由于电化学反应本身的迟缓性，导致实际电极电势（$I$）偏离可逆电极电势（$r$）的差值，即 $eta = |r - I|$。它反映了电极反应过程中克服活化能垒所需的额外电势。

二、产生原因

活化极化：当电流通过电极时，电化学步骤（如电子转移）的速率较慢，需要更高的能量驱动反应进行，从而引起电势偏离。
与浓差超电势的区别：浓差超电势由离子扩散速度慢导致浓度差异引起，而活化超电势源于反应本身的动力学障碍。

三、典型特征

气体析出时显著：例如阴极析出氢气（$H_2$）或阳极析出氧气（$O_2$）、氯气（$Cl_2$）时，活化超电势较大；金属离子还原时通常较小。
与电流密度相关：遵循塔费尔方程 $eta = a + b log i$（$a$、$b$为常数，$i$为电流密度），电流密度越大，超电势越高。

四、实际影响

电解能耗增加：例如工业电解水制氢时，需施加更高电压以克服氢气析出的活化超电势。
电极材料选择：不同材料（如铂、汞）对气体析出的活化超电势差异显著，影响反应效率。

总结来说，活化超电势是电极反应动力学的重要参数，其大小取决于反应机理、电极材料和操作条件。