
【化】 electrolytic polarization
electroanalysis; electrolysis
【化】 electrolysis
【醫】 electrolysis; electrolyze; galvanolysis
【化】 polarization
【醫】 polarization; polarize
電解極化(Electrolytic Polarization)是指在電解過程中,當電流通過電極/電解質溶液界面時,電極的實際電位($phi{text{實際}}$)偏離其熱力學平衡電位($phi{text{平衡}}$)的現象。這種偏離是由于電極反應速率受限引起的,其差值稱為過電位(Overpotential)或超電勢($eta$),數學表達為: $$ eta = | phi{text{實際}} - phi{text{平衡}} | $$
濃差極化(Concentration Polarization)
電極表面附近反應物濃度降低或産物濃度升高,導緻擴散過程成為速率控制步驟。例如陰極沉積時金屬離子在電極表面耗盡,需依賴本體溶液擴散補充。此時過電位與濃度梯度相關,遵循能斯特擴散層理論。
電化學極化(活化極化,Activation Polarization)
電極反應本身需要克服能壘(活化能),電荷轉移步驟緩慢。過電位需提供額外驅動力以加速反應,符合巴特勒-福爾默方程: $$ i = i_0 left[ expleft(frac{alpha nF eta}{RT}right) - expleft(-frac{(1-alpha) nF eta}{RT}right) right] $$ 其中 $i$ 為電流密度,$i_0$ 為交換電流密度,$alpha$ 為傳遞系數。
注:因未搜索到可直接引用的線上詞典條目,以上解釋綜合經典電化學教材定義,術語譯名符合《英漢化學化工詞彙》(科學出版社)規範。
電解極化是電化學中的重要現象,指在電解過程中因電流通過電極導緻電極電位偏離其平衡值的現象。以下是其核心要點:
基本概念
電解極化源于電極反應速率與離子遷移速率的不匹配,使電極表面電荷分布改變,産生過電位(實際電位與平衡電位的差值)。
主要分為兩類:
極化曲線
描述電流密度與電極電位的關系,是分析極化現象的核心工具。典型曲線包含活性過電位(反應活化能)、歐姆過電位(溶液電阻)和傳質過電位(濃度梯度)三部分。
電流密度
電流密度增大時,電化學極化初期占主導,隨後濃差極化顯著增強,導緻電極電位進一步偏離平衡值。
實際影響
工業意義
在電解槽設計中,需通過優化電極材料(如催化劑)、電解液流動方式等減少極化,提升反應效率。
研究工具
電化學阻抗譜(EIS)等技術常用于分析極化機制,區分不同過電位貢獻。
電解極化是電化學反應動力學與傳質過程共同作用的結果,理解其機制對優化電解工藝(如制氫、電鍍)至關重要。
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