反應超電勢英文解釋翻譯、反應超電勢的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 reaction overpotential

feedback; reaction; response
【醫】 reaction; response

【化】 overpotential; superpotential

反應超電勢 (Reaction Overpotential) 的詳細解釋

在電化學領域，“反應超電勢” (fǎnyìng chāodiànshì) 是一個核心概念，指電極上進行特定的電化學反應時，實際所需的電極電勢與該反應在熱力學平衡狀态下的可逆電極電勢之間的差值。它代表了驅動該特定化學反應以一定速率進行時，需要額外施加的“推動力”或能量消耗。

1.定義與核心含義 (Definition and Core Meaning)

漢英詞典視角 (Chinese-English Dictionary Perspective): “反應超電勢” 可直譯為 “Reaction Overpotential”。其中：
- “反應” (Reaction) 指發生在電極/溶液界面的特定電化學反應（如氫氣析出、氧氣還原、金屬沉積等）。
- “超電勢” (Overpotential) 或 “過電位” 指超出平衡電勢（即可逆電勢）的那部分電勢值，通常用希臘字母 η (eta) 表示。
公式表達 (Formula Representation): $$ eta{reaction} = E{applied} - E_{rev} $$ 其中：
- $eta_{reaction}$ 是反應超電勢。
- $E_{applied}$ 是實際施加的電極電勢（相對于某一參比電極）。
- $E_{rev}$ 是該特定電化學反應在相同條件下的熱力學可逆電勢（由能斯特方程計算得出）。

2.成因與機制 (Cause and Mechanism)

反應超電勢主要源于電化學反應本身進行的動力學限制。即使電極電勢達到了熱力學上足以發生反應的值 ($E{rev}$)，反應速率也可能非常慢。為了獲得實際所需的反應速率（電流密度），必須施加更大的電勢 ($E{applied}$)，這個額外的電勢差就是反應超電勢。其根本原因在于：

活化能壘 (Activation Energy Barrier): 反應物分子需要獲得足夠的能量（活化能）才能轉化為産物。在電極反應中，這個能量主要由電極電勢提供。更高的超電勢對應着更大的驅動力，幫助反應物克服能壘，加快反應速率。這通常用Butler-Volmer方程來描述電流密度與超電勢的關系。
多步驟反應 (Multi-step Reactions): 許多電化學反應包含多個連續的電子轉移或化學步驟。其中速率最慢的步驟（決速步）決定了整個反應的速度，并貢獻主要的反應超電勢。

3.影響因素與應用 (Influencing Factors and Applications)

影響因素:
- 電極材料 (Electrode Material): 不同材料對特定反應的催化活性差異巨大。高催化活性的電極（如Pt對H₂析出）反應超電勢低。
- 電極表面狀态 (Electrode Surface State): 粗糙度、活性位點數量、吸附物種等影響反應速率。
- 溫度 (Temperature): 升高溫度通常降低反應超電勢（提高反應速率）。
- 反應物濃度 (Reactant Concentration): 濃度影響可逆電勢和反應速率。
- 電流密度 (Current Density): 反應超電勢通常隨電流密度的增大而增大（根據Tafel方程）。
應用意義:
- 能量效率 (Energy Efficiency): 在電解工業（如氯堿工業、水電解制氫）、電鍍、電池充電過程中，反應超電勢直接導緻額外的電能消耗（轉化為熱）。降低超電勢是提高能效的關鍵。
- 反應速率控制 (Reaction Rate Control): 超電勢是控制電化學反應速率的主要手段。
- 電極材料篩選 (Electrode Material Screening): 測量不同材料對特定反應的反應超電勢是評估其電催化活性的重要方法。
- 腐蝕速率 (Corrosion Rate): 在金屬腐蝕中，陰極反應（如氧還原）和陽極反應（金屬溶解）的超電勢影響腐蝕電流。

總結 (Summary)

反應超電勢是電化學動力學中的一個核心參數，量化了驅動特定電化學反應以一定速率進行時所需克服的動力學能壘。它源于反應本身的活化過程和多步驟特性，其大小受電極材料、表面狀态、溫度、濃度和電流密度等因素影響。理解和降低反應超電勢對于提高電化學過程（如電解、電池、電催化）的能量效率至關重要。

參考文獻 (References):

Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley. (經典電化學教材，詳細闡述超電勢理論) [文獻1]
Gileadi, E. Electrode Kinetics for Chemists, Chemical Engineers, and Materials Scientists. Wiley-VCH. (深入探讨電極過程動力學，包括超電勢) [文獻2]
Hamann, C. H.; Hamnett, A.; Vielstich, W. Electrochemistry (2nd ed.). Wiley-VCH. (全面覆蓋電化學基礎與應用，包含超電勢内容) [文獻3]
Trasatti, S. Electrocatalysis of Hydrogen Evolution: Current Status and Prospects. In Electrocatalysis; Lipkowski, J., Ross, P. N., Eds.; Wiley-VCH. (讨論析氫反應超電勢與電催化材料的關系) [文獻4]
International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Compendium of Chemical Terminology (the "Gold Book"). (提供标準化的電化學術語定義) [文獻5]

反應超電勢（又稱過電勢）是電化學反應中實際電極電勢與理論可逆電極電勢的偏差值，主要由反應動力學阻力引起。以下是詳細解釋：

反應超電勢表示為$eta = |E{text{理論}} - E{text{實際}}|$，其中：

超電勢會增加電解能耗（如電解水制氫需更高電壓），但也可用于選擇性控制反應（如電解NaCl時抑制氧氣生成）。

對于活化極化，超電勢與電流密度關系符合塔菲爾方程：
$$ eta = a + b cdot ln(j) $$
其中$a$、$b$為材料相關常數，$j$為電流密度。