電化學超電勢英文解釋翻譯、電化學超電勢的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 electrochemical overpotential

分詞翻譯：

電化學的英語翻譯：

【計】 electrochemistry
【化】 electrochemistry; galvano-chemistry
【醫】 electrochemistry; galvanochemistry

超電勢的英語翻譯：

【化】 overpotential; superpotential

專業解析

電化學超電勢（Electrochemical Overpotential），在電化學中是一個核心概念，指在實際發生的電極反應中，電極的實際電勢（E_actual）偏離其熱力學平衡電勢（E_eq）的差值。這個偏差通常用希臘字母 η (eta) 表示，其定義公式為：

$$ eta = E{text{actual}} - E{text{eq}} $$

這裡的平衡電勢（E_eq）是根據能斯特方程計算出的、在特定條件下電極反應達到熱力學平衡時的電勢。超電勢的存在意味着電極反應并非在理想的可逆條件下進行，而是需要額外的驅動力（即超出平衡值的電勢）來克服反應過程中的動力學障礙，使反應以可觀測的速率發生。

詳細解釋與成因：

超電勢的産生主要源于電極反應本身的動力學限制，即反應物轉化為産物過程中存在的能壘。根據其來源，超電勢通常分為三類：

1. 活化超電勢（Activation Overpotential, η_act）：這是最常見和最重要的部分。它源于電極反應本身固有的活化能壘。即使電極電勢達到熱力學平衡值，反應物分子也需要克服一個能量障礙（活化能）才能轉化為産物。為了驅動反應以一定的速率（電流密度）進行，必須施加額外的電勢來降低這個活化能壘（對于陽極反應是使電勢更正，對于陰極反應是使電勢更負）。活化超電勢的大小強烈依賴于電極材料、電極表面狀态（如催化活性）、反應物濃度和溫度。

2. 濃度超電勢（Concentration Overpotential, η_conc）：當電極反應速率足夠快時，電極表面附近的反應物濃度會因消耗而低于溶液本體濃度，或者産物濃度會高于本體濃度。這種電極表面與溶液本體之間的濃度梯度導緻實際電勢偏離平衡值。濃度超電勢在較高電流密度或傳質受限（如攪拌不足）時尤為顯著。

3. 電阻超電勢（Resistance Overpotential, η_ohm）：這部分是由于電流通過電解液、電極本身、隔膜或接觸點等産生的歐姆降（IR降）引起的電勢損失。它并非源于電極反應本身的動力學，而是由體系的電阻特性決定。其值可以通過歐姆定律（η_ohm = I * R）估算，其中 I 是電流，R 是引起壓降的總電阻。

測量與意義：

超電勢可以通過實驗技術（如穩态極化曲線法）測量。通過繪制電流密度（j）與電極電勢（E）的關系圖（極化曲線），可以直觀地看到偏離平衡電勢的程度。

超電勢在電化學中具有極其重要的意義：

• 決定反應速率： 電流密度（反應速率）與超電勢密切相關。對于活化控制的反應，通常遵循塔菲爾方程（η = a + b log j），其中 a 和 b 是常數。
• 影響能量效率： 在電解過程（如水電解制氫）或電池充電過程中，超電勢導緻實際所需電壓高于理論分解電壓或充電電壓，造成額外的能量損耗，降低過程效率。
• 表征電極性能： 超電勢的大小是評價電極材料催化活性的關鍵指标。低超電勢意味着高催化活性，電極反應更容易進行。
• 控制反應選擇性： 在存在多個可能的電極反應時（如混合電解），不同反應對超電勢的依賴性不同，通過控制電勢可以選擇性地促進或抑制特定反應。

應用實例：

• 電解工業： 在氯堿工業中，降低陽極（析氯）和陰極（析氫）的超電勢是提高電流效率、降低能耗的關鍵，這推動了形穩陽極（DSA）等高活性電極材料的開發。
• 電池： 電池充放電時的過充/過放電壓、充放電效率都與電極的超電勢有關。降低超電勢有助于提高電池性能和壽命。
• 電鍍： 控制陰極超電勢可以影響金屬沉積的形貌、晶粒大小和鍍層質量。
• 腐蝕科學： 腐蝕速率與金屬溶解（陽極）和去極化劑還原（陰極）的超電勢密切相關。

權威來源參考：

1. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley. 這本經典教材對超電勢的定義、分類、測量和理論（如Butler-Volmer方程、塔菲爾方程）有系統深入的闡述。 (标準電化學教材)
2. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"). IUPAC對電化學超電勢（Overpotential）有權威定義。 (國際化學術語标準)
3. The Electrochemical Society (ECS). Interface Magazine & Journal of The Electrochemical Society. ECS作為電化學領域的頂級專業學會，其出版物包含大量關于超電勢基礎研究及應用（如電催化、電池、腐蝕）的最新成果和綜述。 (專業學會資源)
4. Journal of Applied Electrochemistry. 該期刊經常刊登關于超電勢在工業電化學過程（電解、電鍍、腐蝕防護等）中作用的研究論文。 (應用電化學核心期刊)

網絡擴展解釋

電化學超電勢是電化學中的重要概念，指電極在實際反應中表現出的電勢與理論可逆電勢的偏差值。以下為詳細解釋：

定義與公式

電化學超電勢（又稱過電勢）通常用符號$eta$表示，計算公式為： $$eta = |E{可逆} - E{實際}|$$ 其中$E{可逆}$是電極在可逆狀态下的平衡電勢，$E{實際}$是電極在電流通過時的實際電勢。

産生原因

1. 濃差極化
   當電流通過電極時，離子擴散速度受限，導緻電極表面與溶液本體的濃度差異，從而引發電勢偏差。例如電解時陰極表面金屬離子濃度降低，需額外電壓補償擴散速度。

2. 活化極化（電化學極化）
   電極反應步驟中存在動力學能壘，如某一步驟（如電子轉移或化學鍵斷裂）需要較高活化能，需施加額外電壓克服反應能壘。例如氧氣在鉑電極上析出時需較高的活化超電勢。

影響因素

• 電極材料：不同材料對反應活化能的影響顯著（如鉑可降低氫析出的超電勢）。
• 溫度與攪拌：升高溫度或攪拌溶液可減少濃差極化，但活化極化受溫度影響較小。
• 電流密度：電流密度越大，超電勢通常越高。

實際應用

超電勢直接影響電解産物的選擇。例如電解食鹽水時，雖然氧氣理論析出電勢更低，但因氯氣在陽極的超電勢較低，實際優先析出氯氣。類似現象也存在于金屬電鍍、燃料電池等領域。

需要說明的是，網頁中關于“超電勢使原電池電動勢增加”的表述可能存在争議，實際中原電池放電時超電勢會降低輸出電壓，而電解池中則需額外電壓補償超電勢。

分類

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