
【化】 electrochemical oscillation
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【化】 chemical oscillation
电化学振荡(Electrochemical Oscillation)是指电化学系统中自发产生的周期性或准周期性的电流、电压或浓度变化现象。该现象属于非线性动力学范畴,常见于非平衡态条件下氧化还原反应、金属腐蚀或电催化过程中。
根据《电化学科学与技术词典》定义,电化学振荡需满足三个条件:(1)系统远离热力学平衡态;(2)存在自催化反应步骤;(3)存在物质扩散限制。其数学描述常采用非线性微分方程,如: $$ frac{dX}{dt} = k_1Y - k_2X frac{dY}{dt} = k_3X - k_4Y $$ 其中X、Y为中间产物浓度,k为速率常数。
典型实例包括:
该现象研究对能源存储(剑桥大学电化学实验室)、工业腐蚀防护(NACE International标准)和生物传感器开发(《Analytical Chemistry》期刊)具有重要价值。美国化学会《化学评论》2023年刊文指出,振荡模式分析已成为电池健康状态诊断的新兴手段。
电化学振荡是电化学体系中远离平衡状态时产生的一种时空有序现象,表现为电流或电势在恒电压或恒电流条件下随时间周期性波动。这种现象最早于19世纪在铁电极与酸性硝酸银溶液反应中被发现,常见于Fe、Cu、Zn等金属及其氧化物的电解过程。
动力学特征
体系通过自组织形成周期性的物质浓度变化,这与常规反应中物质浓度单调变化的平衡态不同。例如,电极表面可能交替发生溶解-沉淀反应,或中间价态离子(如Fe²⁺/Fe³⁺)周期性生成与消耗。
成因机制
近年研究发现,电化学振荡可被用于制备纳米级有序结构材料,例如通过调控振荡参数生成特定阵列。这种非平衡态现象为新型材料合成提供了新思路,相关成果已在《电化学学会杂志》等权威期刊发表。
在物理学中,“振荡”泛指周期性波动现象(如电流的周期性变化),而电化学振荡特指电极反应过程中因非线性动力学机制产生的自组织有序波动。
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