活化超電勢英文解釋翻譯、活化超電勢的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 activation overpotential

分詞翻譯：

活化的英語翻譯：

【化】 activation
【醫】 activate; activation

超電勢的英語翻譯：

【化】 overpotential; superpotential

專業解析

活化超電勢（Activation Overpotential）是電化學中的一個核心概念，指在電極表面進行電化學反應時，因反應本身固有的動力學障礙（即活化能）而産生的額外電勢差。它是實際電極電勢與平衡電極電勢之間的偏差值，反映了克服反應能壘所需的額外能量輸入。

一、漢英術語解析

活化 (Huóhuà)：對應英文Activation，指分子或原子達到發生反應所需能量狀态的過程。
超電勢 (Chāodiànshì) /過電位 (Guòdiànwèi)：對應英文Overpotential 或Overvoltage，指超出熱力學平衡電勢的額外電勢。

二、核心原理與物理意義

動力學障礙：電化學反應（如析氫、析氧、金屬沉積）需要克服一定的能壘（活化能）。即使電極電勢已達到熱力學平衡值，反應速率可能仍為零或極低。為使反應以顯著速率進行，必須施加額外的電勢驅動。
量化反應速率：活化超電勢 (η_act) 與反應電流密度 (j) 的關系通常由Butler-Volmer方程描述： $$ j = j_0 left[ expleft(frac{alphaa n F eta{act}}{RT}right) - expleft(-frac{alphac n F eta{act}}{RT}right) right] $$ 其中：
- j_0 是交換電流密度，反映反應固有動力學快慢。
- α_a, α_c 是陽極和陰極傳遞系數。
- n 是反應轉移電子數。
- F 是法拉第常數。
- R 是氣體常數。
- T 是絕對溫度。
塔菲爾方程：在高過電位區（|η_act| > ~100 mV），Butler-Volmer方程可簡化為塔菲爾方程 (Tafel Equation)： $$ eta_{act} = a + b log|j| $$ 其中 a 和 b (塔菲爾斜率) 是常數，與反應機理和動力學參數相關。

三、影響因素

電極材料：不同材料對特定反應的催化活性差異巨大，直接影響 j_0。例如鉑對氫析出反應（HER）具有高 j_0 和低 η_act。
電極表面狀态：粗糙度、活性位點密度、表面吸附物等顯著影響反應活化能。
溫度：升高溫度通常降低 η_act，因反應物分子能量增加，更易克服能壘。
反應本性：涉及鍵斷裂/形成、中間體穩定的反應通常具有較高活化能壘和 η_act。

四、與其它超電勢的區别

濃差超電勢 (Concentration Overpotential, η_conc)：由電極表面附近反應物消耗或産物積累引起的濃度梯度所緻。
電阻超電勢 (Resistance Overpotential, η_ohm)：由電解液、電極本身或接觸電阻引起的歐姆壓降。
總超電勢 (Total Overpotential, η_total) 通常是三者之和：η_total = η_act + η_conc + η_ohm。

五、應用與重要性

電池效率：活化超電勢是造成電池充放電電壓損失、降低能量效率的主要因素之一。
電解工業：降低電極（尤其是陽極）的 η_act 對節能至關重要（如氯堿工業）。
腐蝕科學：影響金屬腐蝕速率。
電化學合成：決定反應選擇性和能耗。
傳感器與電分析：影響檢測限和靈敏度。

權威參考來源：

國際純粹與應用化學聯合會 (IUPAC) 電化學術語：對過電位（超電勢）有明确定義和分類（Gold Book）。 (來源：IUPAC Compendium of Chemical Terminology - Electrochemical Terms)
Bard, A. J.; Faulkner, L. R. "Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications" (2nd ed., Wiley)：經典電化學教材，詳細闡述活化過電位、Butler-Volmer方程和塔菲爾行為。 (來源：Bard & Faulkner, Electrochemical Methods)
Southampton Electrochemistry Group. "Instrumental Methods in Electrochemistry" (Woodhead Publishing)：提供對超電勢現象的實用視角和測量方法。 (來源：Southampton Electrochemistry Group, Instrumental Methods in Electrochemistry)
美國能源部科學辦公室基礎能源科學報告：常涉及電極過程動力學和過電位研究在能源轉換與存儲中的應用。 (來源：U.S. DOE Office of Science - Basic Energy Sciences Reports)
《物理化學》或《電化學》大學教科書：如Atkins, Levine, Hamann, Gileadi 等所著教材均包含基礎理論。 (來源：Standard University Physical Chemistry/Electrochemistry Textbooks)

網絡擴展解釋

活化超電勢是電化學中描述電極反應不可逆性的重要概念，具體解釋如下：

一、定義

活化超電勢是指由于電化學反應本身的遲緩性，導緻實際電極電勢（$I$）偏離可逆電極電勢（$r$）的差值，即 $eta = |r - I|$。它反映了電極反應過程中克服活化能壘所需的額外電勢。

二、産生原因

活化極化：當電流通過電極時，電化學步驟（如電子轉移）的速率較慢，需要更高的能量驅動反應進行，從而引起電勢偏離。
與濃差超電勢的區别：濃差超電勢由離子擴散速度慢導緻濃度差異引起，而活化超電勢源于反應本身的動力學障礙。

三、典型特征

氣體析出時顯著：例如陰極析出氫氣（$H_2$）或陽極析出氧氣（$O_2$）、氯氣（$Cl_2$）時，活化超電勢較大；金屬離子還原時通常較小。
與電流密度相關：遵循塔費爾方程 $eta = a + b log i$（$a$、$b$為常數，$i$為電流密度），電流密度越大，超電勢越高。

四、實際影響

電解能耗增加：例如工業電解水制氫時，需施加更高電壓以克服氫氣析出的活化超電勢。
電極材料選擇：不同材料（如鉑、汞）對氣體析出的活化超電勢差異顯著，影響反應效率。

總結來說，活化超電勢是電極反應動力學的重要參數，其大小取決于反應機理、電極材料和操作條件。