極限擴散電流英文解釋翻譯、極限擴散電流的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 limiting diffusion current

分詞翻譯：

極限的英語翻譯：

limit; terminal; the maximum; utmost
【化】 limit(ing) point

擴散電流的英語翻譯：

【化】 diffusion current

專業解析

極限擴散電流（Limiting Diffusion Current）是電化學中的一個核心概念，指在電極反應中，當反應物的擴散速率成為整個電極過程的控制步驟時，所能達到的最大電流值。此時，電極表面的反應物濃度趨近于零，電流大小不再受電極反應動力學控制，而完全取決于反應物從溶液本體向電極表面的傳質擴散速率。

以下是其詳細解釋：

電化學機制：
- 在電解池或電池的電極上進行氧化或還原反應時，反應物需要從溶液本體擴散到電極表面才能參與反應。
- 隨着電極電位向更負（還原反應）或更正（氧化反應）的方向移動，電極反應速率加快，消耗反應物的速度增加。
- 當電位變化到一定程度時，反應物在電極表面的消耗速度會超過其從溶液本體擴散補充的速度。
- 此時，電極表面附近薄層（稱為擴散層）内的反應物濃度會急劇下降至接近于零。這種現象稱為濃差極化。
- 一旦電極表面濃度為零，電流便無法再隨電位增加而增大，達到了一個平台值，這個平台電流就是極限擴散電流（(i_d) 或 (i_l)）。
數學表達式：極限擴散電流的大小由擴散傳質控制，其值可以通過Ilkovič方程（適用于滴汞電極）或更普遍的Fick擴散定律來描述。對于平面電極，穩态極限擴散電流可表示為： $$ i_l = nFAD frac{C_b}{delta} $$ 其中：
- (i_l)：極限擴散電流 (A)
- (n)：電極反應轉移的電子數
- (F)：法拉第常數 (96485 C/mol)
- (A)：電極有效面積 (cm²)
- (D)：反應物的擴散系數 (cm²/s)
- (C_b)：反應物在本體溶液中的濃度 (mol/cm³)
- (delta)：擴散層厚度 (cm) 該公式表明，(i_l) 與反應物濃度 (C_b) 成正比，這是定量分析（如極譜法）的基礎。
影響因素：
- 反應物濃度 ((C_b)): 濃度越高，(i_l) 越大（線性關系）。
- 擴散系數 ((D)): 分子尺寸小、粘度低的溶液中，擴散系數大，(i_l) 大。
- 電極面積 ((A)): 面積越大，(i_l) 越大。
- 擴散層厚度 ((delta)): 受流體動力學條件（如攪拌速度、電極旋轉速度）影響。攪拌或旋轉電極可減小 (delta)，增大 (i_l)。
- 溫度: 溫度升高通常增大擴散系數 (D)，從而增大 (i_l)。
應用與意義：
- 定量分析基礎: 在伏安法（如循環伏安法、線性掃描伏安法）和極譜法中，極限擴散電流峰高直接正比于待測物濃度，是電化學定量分析的核心依據。
- 電極過程研究: 出現極限擴散電流平台是反應受擴散控制的标志，用于判斷電極反應機理。
- 電池性能限制: 在電池（如锂離子電池）中，高倍率放電時，锂離子在電極材料或電解液中的擴散可能成為速率控制步驟，其極限擴散電流限制了電池的最大輸出功率。
- 傳感器設計: 電化學傳感器的靈敏度常與待測物産生的極限擴散電流相關。

權威參考來源：

Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). John Wiley & Sons, 2001. (電化學領域經典教材，對擴散控制過程和極限擴散電流有詳盡闡述)
Wang, J. Analytical Electrochemistry (3rd ed.). Wiley-VCH, 2006. (分析電化學專著，詳細介紹了極限擴散電流在伏安分析中的應用)
Journal of The Electrochemical Society 等專業期刊發表的相關研究論文，探讨了極限擴散電流在電池、腐蝕、電合成等領域的意義。

網絡擴展解釋

極限擴散電流是電化學分析中的一個核心概念，其定義和特性可綜合多個來源進行解釋：

1.基本定義

極限擴散電流是指電化學體系中，電極表面電活性物質的擴散速率達到最大值時形成的穩定電流。此時，擴散傳質成為電極反應速率的控制步驟，電流大小不再隨電壓增加而變化，呈現恒定狀态。例如，當反應物在電極表面的濃度趨近于零時，擴散速率無法進一步提升，電流達到極限值。

2.形成條件

擴散控制：溶液未受外力（如攪拌）幹擾，物質傳輸僅依賴自然擴散。
濃度梯度：電極表面與溶液本體的濃度差異驅動離子擴散，當表面濃度趨近零時，梯度達到最大。

3.數學表達

根據擴散動力學，極限擴散電流（(i_d)）可通過公式計算： $$ i_d = nFAD frac{C}{delta} $$ 其中：

(n)：電子轉移數；
(F)：法拉第常數；
(A)：電極面積；
(D)：擴散系數；
(C)：溶液本體濃度；
(delta)：擴散層厚度。

4.應用與意義

濃度測定：電流值與電活性物質濃度成正比，常用于極譜分析中定量檢測（如金屬離子）。
反應機理研究：通過分析電流-電壓曲線，可判斷電極反應是否受擴散步驟控制。

5.與其他電流的區别

擴散電流：泛指由濃度梯度引起的電流，未達極限狀态時可能隨電壓變化。
漂移電流：由電場驅動的載流子定向運動産生，常見于半導體中，與擴散電流的物理機制不同。

極限擴散電流是電化學分析的關鍵參數，其特性為濃度檢測和反應動力學研究提供了重要依據。