电化学超电势英文解释翻译、电化学超电势的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 electrochemical overpotential

分词翻译：

电化学的英语翻译：

【计】 electrochemistry
【化】 electrochemistry; galvano-chemistry
【医】 electrochemistry; galvanochemistry

超电势的英语翻译：

【化】 overpotential; superpotential

专业解析

电化学超电势（Electrochemical Overpotential），在电化学中是一个核心概念，指在实际发生的电极反应中，电极的实际电势（E_actual）偏离其热力学平衡电势（E_eq）的差值。这个偏差通常用希腊字母 η (eta) 表示，其定义公式为：

$$ eta = E{text{actual}} - E{text{eq}} $$

这里的平衡电势（E_eq）是根据能斯特方程计算出的、在特定条件下电极反应达到热力学平衡时的电势。超电势的存在意味着电极反应并非在理想的可逆条件下进行，而是需要额外的驱动力（即超出平衡值的电势）来克服反应过程中的动力学障碍，使反应以可观测的速率发生。

详细解释与成因：

超电势的产生主要源于电极反应本身的动力学限制，即反应物转化为产物过程中存在的能垒。根据其来源，超电势通常分为三类：

1. 活化超电势（Activation Overpotential, η_act）：这是最常见和最重要的部分。它源于电极反应本身固有的活化能垒。即使电极电势达到热力学平衡值，反应物分子也需要克服一个能量障碍（活化能）才能转化为产物。为了驱动反应以一定的速率（电流密度）进行，必须施加额外的电势来降低这个活化能垒（对于阳极反应是使电势更正，对于阴极反应是使电势更负）。活化超电势的大小强烈依赖于电极材料、电极表面状态（如催化活性）、反应物浓度和温度。

2. 浓度超电势（Concentration Overpotential, η_conc）：当电极反应速率足够快时，电极表面附近的反应物浓度会因消耗而低于溶液本体浓度，或者产物浓度会高于本体浓度。这种电极表面与溶液本体之间的浓度梯度导致实际电势偏离平衡值。浓度超电势在较高电流密度或传质受限（如搅拌不足）时尤为显著。

3. 电阻超电势（Resistance Overpotential, η_ohm）：这部分是由于电流通过电解液、电极本身、隔膜或接触点等产生的欧姆降（IR降）引起的电势损失。它并非源于电极反应本身的动力学，而是由体系的电阻特性决定。其值可以通过欧姆定律（η_ohm = I * R）估算，其中 I 是电流，R 是引起压降的总电阻。

测量与意义：

超电势可以通过实验技术（如稳态极化曲线法）测量。通过绘制电流密度（j）与电极电势（E）的关系图（极化曲线），可以直观地看到偏离平衡电势的程度。

超电势在电化学中具有极其重要的意义：

• 决定反应速率： 电流密度（反应速率）与超电势密切相关。对于活化控制的反应，通常遵循塔菲尔方程（η = a + b log j），其中 a 和 b 是常数。
• 影响能量效率： 在电解过程（如水电解制氢）或电池充电过程中，超电势导致实际所需电压高于理论分解电压或充电电压，造成额外的能量损耗，降低过程效率。
• 表征电极性能： 超电势的大小是评价电极材料催化活性的关键指标。低超电势意味着高催化活性，电极反应更容易进行。
• 控制反应选择性： 在存在多个可能的电极反应时（如混合电解），不同反应对超电势的依赖性不同，通过控制电势可以选择性地促进或抑制特定反应。

应用实例：

• 电解工业： 在氯碱工业中，降低阳极（析氯）和阴极（析氢）的超电势是提高电流效率、降低能耗的关键，这推动了形稳阳极（DSA）等高活性电极材料的开发。
• 电池： 电池充放电时的过充/过放电压、充放电效率都与电极的超电势有关。降低超电势有助于提高电池性能和寿命。
• 电镀： 控制阴极超电势可以影响金属沉积的形貌、晶粒大小和镀层质量。
• 腐蚀科学： 腐蚀速率与金属溶解（阳极）和去极化剂还原（阴极）的超电势密切相关。

权威来源参考：

1. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley. 这本经典教材对超电势的定义、分类、测量和理论（如Butler-Volmer方程、塔菲尔方程）有系统深入的阐述。 (标准电化学教材)
2. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"). IUPAC对电化学超电势（Overpotential）有权威定义。 (国际化学术语标准)
3. The Electrochemical Society (ECS). Interface Magazine & Journal of The Electrochemical Society. ECS作为电化学领域的顶级专业学会，其出版物包含大量关于超电势基础研究及应用（如电催化、电池、腐蚀）的最新成果和综述。 (专业学会资源)
4. Journal of Applied Electrochemistry. 该期刊经常刊登关于超电势在工业电化学过程（电解、电镀、腐蚀防护等）中作用的研究论文。 (应用电化学核心期刊)

网络扩展解释

电化学超电势是电化学中的重要概念，指电极在实际反应中表现出的电势与理论可逆电势的偏差值。以下为详细解释：

定义与公式

电化学超电势（又称过电势）通常用符号$eta$表示，计算公式为： $$eta = |E{可逆} - E{实际}|$$ 其中$E{可逆}$是电极在可逆状态下的平衡电势，$E{实际}$是电极在电流通过时的实际电势。

产生原因

1. 浓差极化
   当电流通过电极时，离子扩散速度受限，导致电极表面与溶液本体的浓度差异，从而引发电势偏差。例如电解时阴极表面金属离子浓度降低，需额外电压补偿扩散速度。

2. 活化极化（电化学极化）
   电极反应步骤中存在动力学能垒，如某一步骤（如电子转移或化学键断裂）需要较高活化能，需施加额外电压克服反应能垒。例如氧气在铂电极上析出时需较高的活化超电势。

影响因素

• 电极材料：不同材料对反应活化能的影响显著（如铂可降低氢析出的超电势）。
• 温度与搅拌：升高温度或搅拌溶液可减少浓差极化，但活化极化受温度影响较小。
• 电流密度：电流密度越大，超电势通常越高。

实际应用

超电势直接影响电解产物的选择。例如电解食盐水时，虽然氧气理论析出电势更低，但因氯气在阳极的超电势较低，实际优先析出氯气。类似现象也存在于金属电镀、燃料电池等领域。

需要说明的是，网页中关于“超电势使原电池电动势增加”的表述可能存在争议，实际中原电池放电时超电势会降低输出电压，而电解池中则需额外电压补偿超电势。

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