反应超电势英文解释翻译、反应超电势的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 reaction overpotential

feedback; reaction; response
【医】 reaction; response

【化】 overpotential; superpotential

反应超电势 (Reaction Overpotential) 的详细解释

在电化学领域，“反应超电势” (fǎnyìng chāodiànshì) 是一个核心概念，指电极上进行特定的电化学反应时，实际所需的电极电势与该反应在热力学平衡状态下的可逆电极电势之间的差值。它代表了驱动该特定化学反应以一定速率进行时，需要额外施加的“推动力”或能量消耗。

1.定义与核心含义 (Definition and Core Meaning)

汉英词典视角 (Chinese-English Dictionary Perspective): “反应超电势” 可直译为 “Reaction Overpotential”。其中：
- “反应” (Reaction) 指发生在电极/溶液界面的特定电化学反应（如氢气析出、氧气还原、金属沉积等）。
- “超电势” (Overpotential) 或 “过电位” 指超出平衡电势（即可逆电势）的那部分电势值，通常用希腊字母 η (eta) 表示。
公式表达 (Formula Representation): $$ eta{reaction} = E{applied} - E_{rev} $$ 其中：
- $eta_{reaction}$ 是反应超电势。
- $E_{applied}$ 是实际施加的电极电势（相对于某一参比电极）。
- $E_{rev}$ 是该特定电化学反应在相同条件下的热力学可逆电势（由能斯特方程计算得出）。

2.成因与机制 (Cause and Mechanism)

反应超电势主要源于电化学反应本身进行的动力学限制。即使电极电势达到了热力学上足以发生反应的值 ($E{rev}$)，反应速率也可能非常慢。为了获得实际所需的反应速率（电流密度），必须施加更大的电势 ($E{applied}$)，这个额外的电势差就是反应超电势。其根本原因在于：

活化能垒 (Activation Energy Barrier): 反应物分子需要获得足够的能量（活化能）才能转化为产物。在电极反应中，这个能量主要由电极电势提供。更高的超电势对应着更大的驱动力，帮助反应物克服能垒，加快反应速率。这通常用Butler-Volmer方程来描述电流密度与超电势的关系。
多步骤反应 (Multi-step Reactions): 许多电化学反应包含多个连续的电子转移或化学步骤。其中速率最慢的步骤（决速步）决定了整个反应的速度，并贡献主要的反应超电势。

3.影响因素与应用 (Influencing Factors and Applications)

影响因素:
- 电极材料 (Electrode Material): 不同材料对特定反应的催化活性差异巨大。高催化活性的电极（如Pt对H₂析出）反应超电势低。
- 电极表面状态 (Electrode Surface State): 粗糙度、活性位点数量、吸附物种等影响反应速率。
- 温度 (Temperature): 升高温度通常降低反应超电势（提高反应速率）。
- 反应物浓度 (Reactant Concentration): 浓度影响可逆电势和反应速率。
- 电流密度 (Current Density): 反应超电势通常随电流密度的增大而增大（根据Tafel方程）。
应用意义:
- 能量效率 (Energy Efficiency): 在电解工业（如氯碱工业、水电解制氢）、电镀、电池充电过程中，反应超电势直接导致额外的电能消耗（转化为热）。降低超电势是提高能效的关键。
- 反应速率控制 (Reaction Rate Control): 超电势是控制电化学反应速率的主要手段。
- 电极材料筛选 (Electrode Material Screening): 测量不同材料对特定反应的反应超电势是评估其电催化活性的重要方法。
- 腐蚀速率 (Corrosion Rate): 在金属腐蚀中，阴极反应（如氧还原）和阳极反应（金属溶解）的超电势影响腐蚀电流。

总结 (Summary)

反应超电势是电化学动力学中的一个核心参数，量化了驱动特定电化学反应以一定速率进行时所需克服的动力学能垒。它源于反应本身的活化过程和多步骤特性，其大小受电极材料、表面状态、温度、浓度和电流密度等因素影响。理解和降低反应超电势对于提高电化学过程（如电解、电池、电催化）的能量效率至关重要。

参考文献 (References):

Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley. (经典电化学教材，详细阐述超电势理论) [文献1]
Gileadi, E. Electrode Kinetics for Chemists, Chemical Engineers, and Materials Scientists. Wiley-VCH. (深入探讨电极过程动力学，包括超电势) [文献2]
Hamann, C. H.; Hamnett, A.; Vielstich, W. Electrochemistry (2nd ed.). Wiley-VCH. (全面覆盖电化学基础与应用，包含超电势内容) [文献3]
Trasatti, S. Electrocatalysis of Hydrogen Evolution: Current Status and Prospects. In Electrocatalysis; Lipkowski, J., Ross, P. N., Eds.; Wiley-VCH. (讨论析氢反应超电势与电催化材料的关系) [文献4]
International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"). (提供标准化的电化学术语定义) [文献5]

反应超电势（又称过电势）是电化学反应中实际电极电势与理论可逆电极电势的偏差值，主要由反应动力学阻力引起。以下是详细解释：

反应超电势表示为$eta = |E{text{理论}} - E{text{实际}}|$，其中：

超电势会增加电解能耗（如电解水制氢需更高电压），但也可用于选择性控制反应（如电解NaCl时抑制氧气生成）。

对于活化极化，超电势与电流密度关系符合塔菲尔方程：
$$ eta = a + b cdot ln(j) $$
其中$a$、$b$为材料相关常数，$j$为电流密度。