
在電化學和電氣工程領域,“超電壓”(英文:Overvoltage)指實際施加在電極上的電壓超出其理論平衡電位的差值。這一現象主要由電極反應動力學阻力(如活化能壁壘)或物質傳輸限制引起,是評估電極過程效率的關鍵參數。以下是詳細解釋:
電化學角度
超電壓((eta))是電極的實際工作電位((E{text{實際}}))與熱力學平衡電位((E{text{平衡}}))之間的偏差,計算公式為:
$$eta = |E{text{實際}} - E{text{平衡}}|$$
該值越大,表明電極極化程度越高,反應速率越慢。
成因分類
工業電解
在氯堿工業中,陽極析氯反應需克服高活化超電壓,選用低超電壓電極(如钛基塗層電極)可顯著降低能耗。
電池與腐蝕防護
測量方法
通過塔菲爾曲線(Tafel Plot)量化超電壓與電流密度的關系,公式為:
$$eta = a + b log(i)$$
其中 (a) 和 (b) 為動力學參數,(i) 為電流密度。
中文 | 英文 |
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超電壓 | Overvoltage |
活化超電壓 | Activation overvoltage |
濃差超電壓 | Concentration overvoltage |
塔菲爾方程 | Tafel equation |
注釋
[^iec]: International Electrotechnical Commission. IEC 60050-121: Electropedia.
[^bard]: Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd ed. Wiley, 2001.
超電壓(又稱過電壓)是指由于電極極化作用,導緻實際電極電位偏離其平衡電位或初始電位的絕對值。以下是詳細解釋:
基本定義
在電化學反應中,極化作用會使陰極電位降低或陽極電位升高,這種偏離的差值即為超電壓。例如,當金屬與溶液接觸時,電子導電顆粒的極化效應會引發超電壓現象。
産生原因與分類
根據極化機制不同,超電壓可分為兩類:
實際應用與意義
超電壓是腐蝕電池、電解池等電化學系統的核心概念。例如,金屬腐蝕過程中,超電壓的大小直接影響腐蝕速率。此外,在工業電解(如氯堿工藝)中,需通過調控超電壓優化反應效率。
如需進一步了解極化過程的具體步驟(如傳質、電荷轉移等),可參考相關電化學教材或文獻。
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