
【化】 electrochemical oscillation
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【化】 chemical oscillation
電化學振蕩(Electrochemical Oscillation)是指電化學系統中自發産生的周期性或準周期性的電流、電壓或濃度變化現象。該現象屬于非線性動力學範疇,常見于非平衡态條件下氧化還原反應、金屬腐蝕或電催化過程中。
根據《電化學科學與技術詞典》定義,電化學振蕩需滿足三個條件:(1)系統遠離熱力學平衡态;(2)存在自催化反應步驟;(3)存在物質擴散限制。其數學描述常采用非線性微分方程,如: $$ frac{dX}{dt} = k_1Y - k_2X frac{dY}{dt} = k_3X - k_4Y $$ 其中X、Y為中間産物濃度,k為速率常數。
典型實例包括:
該現象研究對能源存儲(劍橋大學電化學實驗室)、工業腐蝕防護(NACE International标準)和生物傳感器開發(《Analytical Chemistry》期刊)具有重要價值。美國化學會《化學評論》2023年刊文指出,振蕩模式分析已成為電池健康狀态診斷的新興手段。
電化學振蕩是電化學體系中遠離平衡狀态時産生的一種時空有序現象,表現為電流或電勢在恒電壓或恒電流條件下隨時間周期性波動。這種現象最早于19世紀在鐵電極與酸性硝酸銀溶液反應中被發現,常見于Fe、Cu、Zn等金屬及其氧化物的電解過程。
動力學特征
體系通過自組織形成周期性的物質濃度變化,這與常規反應中物質濃度單調變化的平衡态不同。例如,電極表面可能交替發生溶解-沉澱反應,或中間價态離子(如Fe²⁺/Fe³⁺)周期性生成與消耗。
成因機制
近年研究發現,電化學振蕩可被用于制備納米級有序結構材料,例如通過調控振蕩參數生成特定陣列。這種非平衡态現象為新型材料合成提供了新思路,相關成果已在《電化學學會雜志》等權威期刊發表。
在物理學中,“振蕩”泛指周期性波動現象(如電流的周期性變化),而電化學振蕩特指電極反應過程中因非線性動力學機制産生的自組織有序波動。
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