電化學步驟的基本動力學參數有哪些它們的物理意義是什麼

⑴ 電化學動力學的研究內容

電化學動力學，英文名稱：electrochemical kinetics。電極反應往往是相當復雜的過程電極反應動力學的任務就是根據實驗事實，包括利用各種穩態技術和暫態技術的電化學研究方法獲得的各類極化曲線（見極化和超電勢）和電化學參數，以及利用各種非電化學方法所得信息，推斷反應歷程和「速率控制步驟」（簡稱速控步驟），得出動力學方程，並與根據動力學理論得到的各個基元步驟的動力學特徵進行對比，從而推論出合理的電極反應機理，以便最終為生產實際提供控制電化學過程的依據。

⑵ 主要的電化學極化動力學參數是什麼，說明各參數含義

濃差極化
逆且快速電極反應使電極表面液層內反應離濃度迅速降低（或升高）－－－>電極表面與溶液本體間反應離濃度形定濃度梯度－－－>產濃差極化－－－>電極表面液層離濃度決定電極電位電位偏離電極平衡電位偏離值稱濃差電位

電化極化
電極反應速度較慢―――>電流密度較引起電極電荷累積―――>產電化極化―――>電極電位取決於電極所累積電荷電位偏離電極平衡電位偏離值稱化電位

極化同包括濃差極化電化極化2情況說具體哪佔主導

⑶ 電化學動力學的介紹

電化學動力學，是一門物理學科，主要研究對象是電極反應動力學。電極反應是一種非均相化學反應，所以電極反應動力學的方法與非均相化學反應動力學很類似。

⑷ 電化學沉積極化電位怎麼算

電化學第3章電化學極化講解

第3章電化學極化（電荷轉移步驟動⼒學）

緒論中曾提到：⼀個電極反應是由若⼲個基本步驟形成的，⼀個反應⾄少有三個基本步驟：0

0R R ze O O s s →→+→-

1) 反應粒⼦⾃溶液深處向電極表⾯的擴散——液相傳質步驟。 2) 反應粒⼦在界⾯得失電⼦的過程——電化學步驟。 3) 產物⽣成新相，或向溶液深處擴散。

當有外電流通過電極時，?將偏離平衡值，我們就說此時發⽣了極化。如果傳質過

程是最慢步驟，則?的偏離是由濃度極化引起的（此時0

i s i C C ≠，e ?的計算嚴格說是⽤s i C 。⽆濃度極化時0

i s i C C =，?的改變是由s i C 的變化引起）

。這時電化學步驟是快步驟，平衡狀態基本沒有破壞。因此反映這⼀步驟平衡特徵的Nernst ⽅程仍能使⽤，但須⽤?代

e ?，s i C 代0i C ，這屬於下⼀章的研究內容。如果傳質等步驟是快步驟，⽽電化學步驟成

為控制步驟，則這時?偏離e ?是由電化學極化引起的，也就是本章研究的內容。

實際上該過程常常是⽐較慢的，反應中電荷在界⾯有積累（數量漸增），?隨之變化。由此引起的?偏離就是電化學極化，這時Nernst ⽅程顯然不適⽤了，這時?的改變將直接以所謂「動⼒學⽅式」來影響反應速度。

3.1 電極電位與電化學反應速度的關系

電化學反應是⼀種特殊的氧化—還原反應（⼀個電極上既有氧化過程，⼜有還原過程）。若⼀個電極上有凈的氧化反應發⽣，⽽另⼀個電極上有凈的還原反應發⽣，則在這兩個電極所構成的電化學裝置中將有電流通過，⽽這個電流剛好表徵了反應速度的⼤⼩，

)(nFv i v i =∝[故電化學中總是⽤i 表⽰v ，⼜i 為電信號，易測量，穩態下串聯各步速度同，故濃差控制也⽤i 表⽰v 。i 的單位為A/cm 2，zF 的單位為C/mol ，V 的單位為

mol/（cm 2.s ）]。既然電極上有凈的反應發⽣（反應不可逆了），說明電極發⽣了極化，?偏離了平衡值，偏離的程度⽤η表⽰，極化的⼤⼩與反應速度的⼤⼩有關，這⾥就來研究i ~?⼆者間的關系。

⼀個反應進⾏速度的⼤⼩，從本質上說，取決於反應粒⼦變成產物粒⼦所需越過的活化能壘的⾼度：能壘低，反應易進⾏，速度就快，反之則慢。

⽽電極電位對反應速度的影響就是通過影響反應活化能來實現的，即i ~G ~??，⽽i ~G ~??三者關系如何？

3.1.1 電極電位與反應活化能

1.電化學步驟的反應活化能

以Ag e Ag =+-

+

的反應為例進⾏說明。如圖3-1。

如果反應處於平衡狀態，即

e

時，Ag

Ag→

+和+

→Ag

Ag的速度相同（i

i

σ

ρ

=）。

若

e

≠，必是某⼀⽅向的反應速度⾼於另⼀個（i

i

σ

ρ

≠），即有凈的反應發⽣。如氧化>還原，電極上-e將有積累。確定⼀個反應是氧化反應還是還原反應，是針對凈反應說的。但不管凈反應速度是多少，氧化態—還原態的交換是始終存在的。上⼀反應可以看作是+

Ag在固、液⼆相間的轉移。那麼，+

Ag相間轉移時涉及的活化能，以及?對活化能的影響，我們通過勢能曲線來說明。

液相中的+

Ag要轉移到電極上，需要⾸先從基態轉化為活化態（或過液態）。也就是從不易於反應的形式轉變為易於反應的形式。這個過程將伴隨+

Ag能量的升⾼。這個能量的變化量就是+

Ag還原所需要的活化能壘的⾼度（*0

c

G

）。

⼀旦到達活化態，+

Ag就將受到電極的作⽤，得到-e，還原成為Ag原⼦。從活化態到Ag的基態是⼀個能量下降的過程（整個過程是在緊密層內進⾏的）。

逆過程，Ag⾃電極轉移到溶液中，即氧化成為+

Ag，也需有⼀類似的過程：⾃基態提⾼能量成為活化態，再降低能量變成基態的+

Ag。

實際上，從基態到活化態常常是個脫⽔過程，⽆論是溶液中的+

Ag，還是電極表⾯上的Ag都是⽔化的，脫掉⽔才易於實現反應。⽽脫⽔過程正是⼀個能量升⾼的過程，需要斷開與O

H

2

之間的鍵，需⼀能量。

圖3-1 +

Ag勢能曲線

2.電極電位對活化能的影響

假定：溶液濃度很⼤，⽽電極電位較正（0?vs ）。這時，電位主要降在緊密層中（1ψ??-≈，01→ψ,01=?ψ），)(1ψ??-?≈?，主要⽤於改變緊密層電位差。那麼電極上mol 1Ag 由於?的改變帶來的能量變化為??F （z =1）（設0>??）。⽽

01=?ψ，即溶液中的+Ag 在?變化時，其基態能量不變。

緊密層內的電場系均強電場，故??F ⾃電極表⾯到d 處是線性分布的。

將此能量線與前⾯的勢能曲線迭加，就得到電位改變為??時的位能曲線。我們來看此時的活化能的變化：電極上Ag 基態能量升⾼了??F ，溶液中+

Ag 基態的能量未變，活化態能量上升了?β?F 。

β—對稱系數（對稱因⼦）

，多數場合5.0=β。活化能壘的⾼度也因之發⽣了變化，由圖中可知：

還原的能壘：??β??F G G c 'c +=≠

≠

氧化的能壘：??β?-?+?=?≠

≠F F G G a a '

β?--?=≠F G a )1(?α?-?=≠

F G a （1=+βα）

即有：0>??，↑?，陽極極化，↑≠c G ?，↓?≠

a G ，還原反應困難加⼤，⽽氧化

反應變得容易進⾏了。

圖3-2 改變電極電位對+

Ag 勢能曲線的影響

若↓?，陰極極化，則0

a G ，與上述情況相反。

β表⽰電極電位改變數對陰極反應活化能的影響程度，α表⽰電極電位改變數對陽

極反應活化能的影響程度

3.1.2電極電位對反應速度的影響

改變?，導致反應活化能的改變，那麼)(~0i v G

≠

間關系如何？i ~?以此為橋梁

聯系起來，也就是?如何通過影響活化能來影響)(i v 的？

若電化學步驟系單電⼦過程，看下⾯反應：

R e O a

k v v ??←?→?+-

a v 、k v ：還原反應和氧化反應的絕對速度（不是凈速度！）

1.活化能壘與絕對反應速度及絕對電流密度的關系。（*

~~G v i ?）

電極取單位⾯積（I i =），其上的還原與氧化反應的活化能壘為*c G ?和*

a G ?，則根據反應動⼒學基本理論，其速度為：

)exp(a k v RT

G O c c *

c

-= )exp(a k v RT

G R a a *a

-

=

c k 、a k ：指前因⼦；R O a a 、：氧化態和還原態的活度；*c G ?和*

a G ?：還原反應和

氧化反應的活化能壘。

此時還原與氧化反應的絕對電流密度為：

c c Fv i = a a Fv i = 2

1:--??cm s mol v （單電⼦過程）

a i 、c i 並不是凈的反應電流，不是外電流（流過外電路，可測），⽽是同⼀個電極上

氧化-還原反應的絕對速度，是不可測的，也叫內部電流密度（內電流）。e ??=時，c a i i =。

2.電極電位與反應速度的關系（i ~?）當e -=?時（陽極極化），

下：*'

*

'exp()exp()exp()c c G G F F c c O c O c RT RT RT i Fk a Fk a i β?β+??=-=-=- or )exp(a Fk Rt F O 'c ?β-= （1）

其中 *'exp()c G c

c RT

k k ?=-

此時的c i 為電位變化前（e ??=）的反應速度。

*'*'

exp()exp()exp()

a a G G F F a a R a R a RT

RT

RT i Fk a Fk a i α?

α?

-=-=-

= or '

exp(

)F a R RT

Fk a α??= （1』）

取對數：RT F c '

c i ln i ln ?

β-

= RT

F a a i i ?

α?+

=ln ln '

整理得：'

c F

RT c F

RT i ln i ln ββ??-=

還原反應 '

ln ln a F

RT

a F RT

i i αα?+

-=? 氧化反應

以上指同⼀電極上的還原反應和氧化反應速度與電極電位的關系。作'

ln ~i ??圖：因為*c G ?和

*

a G

為常數，所以a

i 、c i 為常數，故

為直線（半對數坐標）。

↑'

c i ln ，↓?? ↑'ln a i ，↑??

斜率分別為：F

RT β-

、F RT α。

可將??坐標變為?（只差⼀常

數：e -=?）公式（1）、（1』）變為：（將e -=?代⼊）

)exp(a Fk )exp(

)exp(a Fk i RT F O ''c RT F Rt F O 'c 'c e ?

β?β?

β-=-= （2）

其中：)exp(k k RT

F '

c ''c e

β=

''''

exp(

)exp()exp()e

F F F a a R a R RT

RT

RT i Fk a Fk a α?α?

α?=-

= （2』）

其中：)exp('

''RT

F a a e

k k ?α-

=

3.1.3 e ?與交換電流密度（Exchange Current Density ）

當'

c 'a i i =時，宏觀上⽆凈的反應。反應處於熱⼒學平衡狀態（交換平衡），此時

e ??=，⼆條線交點對應的?即為e ?。（⽤??坐標時，該點則為0）。

令0

'c 'a i i i ==，即交點對應的i 值。

0i —氧化與還原反應達到平衡時的絕對電流密度（也即：氧化態粒⼦與還原態粒⼦的交換達到平衡）。稱為交換電流密度。

由（2）、（2』）式，e ??=代⼊

0RT

F O '

'c 'c i )exp(a Fk i e

=-=?β

0''')exp(

i a Fk i RT

F R a a e

==?α

（?）

0（e ?

'

圖3-3 電極電位對反應速度的影響

影響0

i 的因素：

1、不同的反應有不同的0

i 。

2、0

i 的⼤⼩與濃度有關（見表達式）。

3、同⼀反應在不同的電極材料上進⾏，0

i 也不同。

3.1.4 過電位對絕對電流密度的影響

<>-=，陰極極化，陽極極化00e

更常⽤的表⽰⽅法為?

-==η?

ηηC A ：陰極極化時，陽極極化時，恆有0>η。

對於陰極極化：

由（2）、（2』）式出發（令''c c k k =，c '

c i i =）

exp()F c c O RT i Fk a β?

=- ，C e η??-=Θ

()

exp()exp()exp(

)e C e

C

F F F c c O c O RT

RT

RT

i Fk a Fk a β?ηβ?βη-∴=-=-

)

exp(i i RT F 0c C

ηβ=∴（3） ()

exp(

)e C F a a R RT

i Fk a α?η-=

)

exp(i i RT F 0a C

ηα-=∴（3』）這⾥c i 是有極化時的i ，0

i 是⽆極化時的i 。c i 、a i 是同⼀電極上的絕對速度（陰極極化）。⽽陽極極化時，A e η??+=Θ代⼊（2）（2『） ()

exp()e A F a a R RT

i Fk a α?η+=

)exp(

0RT

F a A

i i ηα=∴（4）

)exp(Fka i RT

)

(F O c A e η?β+-=

)exp(i i RT

F 0c A

ηβ-

=∴（4』）

這⾥體現了過電位對反應速度的影響。

↑C η時，c i 以指數形式上升，a i 以指數形式下降；

↑A η時，a i 以指數形式上升，c i 以指數形式下降；

按上述關系作a i 、c i ~η曲線（某⼀η下，⼆者之差為外電流）。

對（3）、（4）⼆式分別取對數：

C RT

F 0c i ln i ln ηβ+

=

c

F RT

0F RT C i ln i ln ββη+-= 同理：a F

RT

F RT

A i i ln ln 0ααη+

-=

與前⾯i ln ~??式對⽐，還原式差⼀符號（原第⼀項為正，第⼆項為負），氧化式相同。另該式引⼊了0 i ，η概念更清楚了。

上式也可寫成：

0c i i F

RT

C ln βη= 0

ln i i F RT

A a αη= （3『）（4『）同樣處理。

據上式做i ln ~η曲線，應為直線。0=η時，0c a i ln i ln i ln ==。

↑C η，↑c i ln ，↓a i ln （上半部分）↑A η，↑a i ln ，↓c i ln （下半部分）

但某η下，曲線上對應點之差⾮外電流，⽽為（a c i ln i ln -）。

3.1.5 電化學步驟的動⼒學參數

我們看c C i ~η式：c F RT

0F RT C i ln i ln ββη+-=

這⾥邊能夠描述動⼒學特徵的量有：β—電場對速度的影響程度、0

i —可逆性。關於β，我們在介紹位能曲線時知道了，β為對稱系數，它體現了電極電位的改變數對還原反應活化能的影響程度（?β?F ）。各種反應的β值相差不⼤，⼤都是5.0≈β（討論問題時常取該值）。

關於0i ，交換電流密度，我們已介紹了很多，0i 體現了反應能⼒的⼤⼩，0

i 是個很重要的動⼒學參數（討論問題時常⽤）。但0i 是⼀個與濃度有關的量，故使⽤0

i 時，必須給出濃度，⽐較⿇煩。因此⼈們試圖找出與濃度⽆關的、體現電極反應特徵的參數來，以便⽤來⽐較不同的電極反應。電極反應速度常數K 就是這樣⼀個參數。

1.K 的導出（定義）及物理意義由（2）、（2』）式： )exp(a Fk i RT

F O c c ?β-

= （2）

K η

a i 0i 0i k i

K η

圖3-4 過電位對反應速度的影響

C η（3』）（3） c i ln

ln i i ln （4』）（4）

A η a i ln

圖3-5 過電位對反應速度的影響

（半對數圖）

)ex p(

RT

F R a a a Fk i ?α= （2』）

能斯特⽅程：R

O

a a F

RT e ln 0+

=?? （單電⼦反應）當R O a a =時，0

=e ，即有0

a c i i i ==。

)

exp(a Fk )exp(a Fk i RT F R a RT F O c 00

α?β=-= 令：)exp(k K RT

F c c 0

β-

=，)

exp(0

RT F a a k K ?α= 有：K K K a c == （⽤統⼀的常數K 表⽰）

定義：K —電極反應速度常數，量綱：1-?s m or 1

-?s cm

下，)exp()exp(a Fk )exp(a Fk i RT F RT )(F O c RT

F O c c 0

β??β?β--=-=- )exp(FKa i RT )

(F O c 0??β--=∴（5）

同理：)exp(

)

(0RT

F R a FKa i ??α-= （5』）

由導出的K i ~式可見K 的物理意義：

K 是當電極電位為標准電極電位（0

=），反應粒⼦為單位濃度時的電極反應的絕對速度。此時，FK )i (i a c =，K 相當於v 。

2.動⼒學參數間的關系（β~~0

i K ）

e ??=時，0a c i i i ==。

由（5）式：)exp()

(0

0RT

F O e FKa i ??β--=

由能斯特⽅程：R

O

a a F

RT e ln 0=

-?? (單電⼦) 代⼊上式 )ln

ex p()ex p(ln 0

R

O R

a O

a

F

RT a a O RT

F O FKa FKa i ββ-=-

=

β

ββR O a a

O a FKa FKa i R

O --==10)( 從⽽得到了三個參數間的數學關系。若已知β、0

i 、O a 、R a 就可算出K 值。通常的做法：測量極化曲線i lg ~η（外電流）。從斜率求β，從截距求0

i ，O a 、R a 已知，再通過上式求K ，後⾯介紹。

3.2 穩態電化學極化

電化學極化的概念⼤家已清楚：電化學步驟為控步，?偏離e ?是這⼀步引起的。穩態（Steady State ）的意義：通電（使電極極化）後等到穩定狀態，此時的極化狀態—穩定狀態，即極化值不隨t 變化，)()(i f =η?or )(?f i =，本節討論的即是此種情況。

3.2.1 穩態極化的動⼒學公式 [動⼒學⼆⼤問題：速度、機理]

e ??=時，0a c i i i ==，外電流0c a i i i =-=

當有極化產⽣，電解池中⼀個電極：

C η下，有0i i i a c C >-=

另⼀個電極：

A η下，有0i i i c a A >-=

C i 、A i ：陰極、陽極電流密度。

c i 、a i ：還原、氧化電流密度，絕對電流密度。

看⼀個電極：

若為陰極極化，e ??<，過電位C η，絕對速度將不再是0

i ，

（e ?時，0a c i i i ==，外電流0i i i a c =-=；↓?，0c i i >，0

i i a <）

由（3）（3『） )exp(

i i RT

F 0c C

ηβ=， )

exp(i i RT F 0a C

ηα-= 陰極電流（外電流）產⽣： )

exp()[exp(

i i i i RT F RT

F 0a c C C

C

ηαηβ--=-= 1930年V olmer 提出，他是Nernst 的學⽣。

該式叫巴特勒——伏爾摩公式（巴伏公式）[Butler —Volmer]。

上式給出了反應速度（實際速度）與極化值之間的數學關系。但看起來不那麼⼀⽬瞭然。我們討論⼀下兩種極端情況下的近似公式。

1.⾼η下的極化公式（以陰極極化為例）當過電位較⾼時[⼀般要求mV 118C ≥η（單電⼦反應）；多電⼦時為mV n

118C ≥η，

後⾯介紹該值是如何確定的 ]，有a c i i 》（雙曲正弦x

x

e

e --，0→-x

e

），

則巴伏公式後項可略： )exp(i i i RT F 0c C C

ηβ=≈

取對數整理：0C i i F

RT

C ln βη=

該式說明：C η的⼤⼩取決於外電流與0

i 之⽐，也就是說不能簡單地認為C i ⼤，

C η就⼤，還和0

i 有關（實現同樣的反應速度，0

i ⼤的體系所需極化⼩）。

通常寫成：C

F RT

3.20

F RT 3.2C i lg i lg ββη+-= C C i lg b a +=η

const

i a F RT

=-=03.2lg β

C i lg 的系數const b F

RT ==β3.2。

這就是電化學中著名的塔⾮爾⽅程（Tafel ）。b 稱為塔⾮爾斜率。

我們前⾯曾給出關於絕對電流的i ln ~η曲線（理論分析得的，虛線）。那麼，關於外電流（凈電流）與η的關系，也可做出半對數曲線（實線）。

2.低η下的極化公式

仍以陰極極化為例。當C η很⼩時（如mV 10C <η），巴伏公式中的c i 稍⽐0

i ⼤，

⽽a i 稍⽐0

i ⼩，⼆者差不多，不能忽略掉a i 。

⽽當C η很⼩時，巴伏公式中的指數項

RT

F C

ηβ、

RT

F C

ηα均遠遠⼩於1，此時計算得

mV 50C 《η，⼀般取mV 10C <η。雙曲正弦函數作級數展開，並忽略去⾼次項。x e x

+≈1，x e

x

-≈-1

則有RT

F

0RT F RT

F 0C C

C C

i )]1()1[(i i ηηαηβ?=--+≈ 1=+βα整理得：C *C F

i RT

C i R i 0?=?=

η

體系⼀定，0

i 則⼀定，const R =*

。將該式與歐姆定律（IR V =）⽐較，可見*

R

相當於⼀個電阻，故定義為反應電阻（形式電阻）。C i ⼀定時，C η的⼤⼩取決於* R ，也即取決於0

i ：0

i ⼤，*

R ⼩，C η就⼩（極化⼩）。

C C i ∝η，有⼈稱此為「假歐姆定律」、「線性公式」。

若在直⾓坐標系中做C C i ~η曲線，根據上⾯的公式，顯然在低η區應為直線。

圖3-6 過電位對陰極電流和陽極電流的影響

上⼀節中絕對電流密度η~)i (i a c 曲

線為藍線，)i (i ~A C η曲線是紅線。mV 10C >η就不是直線了。在⾼η下，同樣可見C i 與c i 重合，A i 與a i 重合。

討論0

i ⼤⼩與電極性質間的關系：

a 、 0

i 很⼤時，C i （凈電流，A i 也可）

可以很⼤，⽽C η卻很⼩（據C F

i RT C i 0

=η）。這意味著有外電流通過時，對平衡破壞很⼩，反應是在近乎可逆的狀態下進⾏的，就說

該反應可逆性⼤，該電極屬不易極

化電極。若∞→0

i ，顯然⽆論C

i 有多⼤，總有0C →η，這是理想

的不極化電極。

b 、若0

i 很⼩，既使外電流C i 很⼩，也會有較⼤極化（據0C i i F

RT C ln βη=

）

。反應可逆性差，電極是易極化電極。若00

→i ，既使⽆外電流（⽆反應），也能改變電極

電位，這就是理想極化電極。

c 、如果不屬於⼆種較極端的情況，c i 、a i 均不可忽略。只是⼀個⼤於另⼀個，則不能近似處理。i ~η關系曲線具有較復雜的形式，反應稱「部分可逆」。歸納見表3-1。

表3-1 交換電流密度與電極和極化性能和可逆性的關系

3.2.2 穩態法測動⼒學參數

通過實驗測出穩態極化曲線，結合極化公式求出參數β、0

i 和K 。

K η

K i k i

a i

（A i ）（K i ）k i

a i A i A η

圖3-7 過電位對反應速度的影響

測量依據：i F

i RT ?=

0η or i b a lg +=η 03.2lg i a F

RT

β-=，F

RT

b β3.2=。

顯然，可通過測量低η時的極化曲線，由斜率可求出0

i ；測⾼η下極化曲線（半對數），可由斜率求β，由截距求0

i 。

低η：00i tg F

i RT

=α；

⾼η：βαβ?=

F

RT tg 3.2。

i 有⼆種求法：①外推⾄0=η，據0lg 3.2i i F

RT βη=

，得0i i =

②外推⾄0lg =i （即1=i ），03.2lg i a F

RT

βη-== K 的求出：從⾼η的極化曲線，求出β、0i ，⼜已知濃度O a 、R a ，由ββR

O a Fa i K -=

10

求出。

3.3 雙電層結構對電化學步驟反應速度的影響—1ψ效應

3.3.1 1ψ效應的內容

前⼀節：0??-絕對值⼤，C ⼤，??降在緊密層。此時對於反應： R e O =+-

有 )exp(a Fk i RT

F O c c ?β-= )ex p(RT F R a a a Fk i ?

α=

這⾥反應物的濃（活）度嚴格說是d 處的O 、R 粒⼦的濃度（因參加反應的是d 處的粒⼦）。但在

0??-⼤，C ⼤，1ψ可略的條件下，d 處的濃度與本體濃度相等

0*O O C C =[由玻爾茲曼可知：)exp(10RT F Z i i i C C ψ-=]，0

￥
5.9
網路文庫VIP限時優惠現在開通,立享6億+VIP內容
立即獲取
電化學第3章電化學極化講解
電化學第3章電化學極化講解

第3章電化學極化（電荷轉移步驟動⼒學）

緒論中曾提到：⼀個電極反應是由若⼲個基本步驟形成的，⼀個反應⾄少有三個基本步驟：0

0R R ze O O s s →→+→-

1) 反應粒⼦⾃溶液深處向電極表⾯的擴散——液相傳質步驟。 2) 反應粒⼦在界⾯得失電⼦的過程——電化學步驟。 3) 產物⽣成新相，或向溶液深處擴散。

當有外電流通過電極時，?將偏離平衡值，我們就說此時發⽣了極化。如果傳質過

第 1 頁
程是最慢步驟，則?的偏離是由濃度極化引起的（此時0

i s i C C ≠，e ?的計算嚴格說是⽤s i C 。⽆濃度極化時0

i s i C C =，?的改變是由s i C 的變化引起）

。這時電化學步驟是快步驟，平衡狀態基本沒有破壞。因此反映這⼀步驟平衡特徵的Nernst ⽅程仍能使⽤，但須⽤?代

e ?，s i C 代0i C ，這屬於下⼀章的研究內容。如果傳質等步驟是快步驟，⽽電化學步驟成

第 2 頁
為控制步驟，則這時?偏離e ?是由電化學極化引起的，也就是本章研究的內容。

實際上該過程常常是⽐較慢的，反應中電荷在界⾯有積累（數量漸增），?隨之變化。由此引起的?偏離就是電化學極化，這時Nernst ⽅程顯然不適⽤了，這時?的改變將直接以所謂「動⼒學⽅式」來影響反應速度。

3.1 電極電位與電化學反應速度的關系

電化學反應是⼀種特殊的氧化—還原反應（⼀個電極上既有氧化過程，⼜有還原過程）。若⼀個電極上有凈的氧化反應發⽣，⽽另⼀個電極上有凈的還原反應發⽣，則在這兩個電極所構成的電化學裝置中將有電流通過，⽽這個電流剛好表徵了反應速度的⼤⼩，

第 3 頁
)(nFv i v i =∝[故電化學中總是⽤i 表⽰v ，⼜i 為電信號，易測量，穩態下串聯各步速度同，故濃差控制也⽤i 表⽰v 。i 的單位為A/cm 2，zF 的單位為C/mol ，V 的單位為

mol/（cm 2.s ）]。既然電極上有凈的反應發⽣（反應不可逆了），說明電極發⽣了極化，?偏離了平衡值，偏離的程度⽤η表⽰，極化的⼤⼩與反應速度的⼤⼩有關，這⾥就來研究i ~?⼆者間的關系。

⼀個反應進⾏速度的⼤⼩，從本質上說，取決於反應粒⼦變成產物粒⼦所需越過的活化能壘的⾼度：能壘低，反應易進⾏，速度就快，反之則慢。

第 4 頁

⑸ 電池的基本參數有哪些分別是什麼意思

電池的基本參數有幾個

一，電壓：
電動車電池參數都是啥意思? 開了20年柴油車的老司機一臉懵圈
根據物理學中的定義是，電壓也稱作電勢差或電位差，電壓是推動電荷定向移動形成電流的原因，就好比水壩造成的水位高低而出現的「水壓」。
動力電池的電壓指的是電池接上負載後的負載電壓，又稱為工作電壓。動力電池有時會標有兩種電壓值，數值較低通常是3-5V以內的是單體電池的電壓值，而另一種電壓值達到幾百數值的就是動力電池的總電壓。
二，電流：
科學上把單位時間里通過導體任一橫截面的電量叫做電流。而動力電池中的電流則是指電池在一定的范圍內的充電和放電電流，而它們的最大值稱為最大允許電流，電流的概念跟「水流」類似。
電動車電池參數都是啥意思? 開了20年柴油車的老司機一臉懵圈
圖中電流「I」數值為+53A，表示正在輸出電能
電池的電流值可在儀表上顯示，這也是動力輸出的指標，輸出電流越高，動力輸出越大，如果電流輸出為負值，則此時電動車正在進行能量回收。
三，電池放電C率：
在電池的基本參數中，「電池放電C率」這個參數估計普通卡友也很少會了解到，但這個卻是決定電池充電快慢的主要參數。「電池放電C率」又可稱為「充放電倍率」，充放電倍率=充放電電流/額定容量；例如：額定容量為100Ah的電池用20A放電時，其放電倍率為0.2C；電池放電C率，1C,2C,0.2C是電池放電速率，它們是表示放電快慢的一種量度。
電動車電池參數都是啥意思? 開了20年柴油車的老司機一臉懵圈
關於「電池放電C率」我們也可以簡單理解為，當電池容量固定時，充放電倍率數值越大，充電的速度就越快。

⑹ 電動力學中麥克斯韋方程組（微分形式）各式的物理意義是什麼 要簡明扼要~

1,時變電場是有旋有散的,電力線可閉合也可不閉合.
2、時變磁場是有旋無散的,磁力線總是閉合的.
3、不閉合的電力線從正電荷到負電荷；閉合的電力線與磁力線相交鏈；閉合的磁力線要麼與電力線交鏈,要麼與電流相交鏈.
4、在無源區域時變電場與時變磁場都是有旋無散的,電力線與磁力線自行閉合,相互交鏈.
5、由於電場與磁場的相互激發,轉化可形成電磁波,以有限的速度向空間傳播,形成電磁波.

⑺ 電化學反應的基本動力學參數有哪些說明它們的物理意義

電極電勢：某電極相對於標准氫電極的電勢，又稱電化學勢。
電動勢：某原電池的正極和負極的電極電勢之差，其本質是原電池將電極反應產生的化學能轉化為電能的能力；

（電池反應）摩爾熵變：反應進度為1摩爾的電池反應的熵變；
（電池反應）摩爾吉布斯自由能變：反應進度為1摩爾的電池反應的吉布斯自由能變；
（電池反應）摩爾焓變：反應進度為1摩爾的電池反應的焓變；
（電池反應）的非體積功（即電功）：數值上等於電池反應的吉布斯自由能變；
考試，尤其是物理化學考研時最後一道題就考這幾個概念的計算題，課本熟悉，題目做夠，沒什麼大問題。

⑻ 什麼是電化學熱力學和動力學

電化學熱力學和動力學是都電極過程動力學的一部分。

⑼ 簡述電極過程的三個階段並解釋何為電極過程的電化學動力學和擴散動力學

簡述電極過程的三個階段並解釋何為電極過程的電化學動力學和擴散動力學
1.金屬電沉積的基本歷程
金屬電沉積的陰極過程，一般由以下幾個單元步驟串聯組成：
液相傳質：溶液中的反應粒子，如金屬水化離子向電極表面遷移。
前置轉化：遷移到電極表面附近的反應粒子發生化學轉化反應，如金屬水化離子水化程度降低和重排;金屬絡離子配位數降低等。
電荷傳遞：反應粒子得電子，還原為吸附態金屬原子。
電結晶：新生的吸附態金屬原子沿電極表面擴散到適當位置(生長點)進入金屬晶格生長，或與其他新生原子集聚而形成晶核並長大，從而形成晶體。
上述各個單元步驟中反應阻力最大、速度最慢的步驟則成為電沉積過程的速度控制步驟。不同的工藝，因電沉積條件不同，其速度控制步驟也不相同。
2.金屬電沉積過程的特點
電沉積過程實質上包括兩個方面，即金屬離子的陰極還原(析出金屬原子)過程和新生態金屬原子在電極表面的結晶過程〔電結晶前者符合一般水溶液中陰極還原過程的基本 規律，但由於在電沉積過程中，電極表面不斷生成新的晶體，表面狀態不斷變化，使得金 屬陰極還原過程的動力學規律復雜化;後者則遵循結晶過程的動力學基本規律，但以金屬原子的析出為前提，同時又受到陰極界面電場的作用。因二者相互依存、相互影響，造成 了金屬電沉積過程的復雜性和不同於其他電極過程的一些特點。
與所有的電極過程一樣，陰極過電位是電沉積過程進行的動力。然而，在電沉積過程中，金屬的析出不僅需要一定的陰極過電位，即只有陰極極化達到金屬析出電位時才 能發生金屬離子的還原反應;而且在電結晶過程中，在一定的陰極極化下，只有達到一定的臨界尺寸的晶核，電結晶過程才能穩定存在。凡是達不到臨界尺寸的晶核會重新溶解。 而陰極過電位越大，晶核生成功越小，形成晶核的臨界尺寸才能減小，這樣生成的晶核既小又多，結晶才能細致。所以，陰極過電位對金屬析出和金屬電結晶都有重要影響，並最 終影響到電沉積層的質量。
雙電層的結構，特別是粒子在緊密層中的吸附對電沉積過程有明顯影響。反應粒子和非反應粒子的吸附，即使是微量的吸附，都將在很大程度上既影響金屬的陰極析出速度和位置，又影響隨後的金屬結晶方式和緻密性，因此是影響鍍層結構和性能的重要因素。
沉積層的結構、性能與電結晶過程中新晶粒的生長方式和過程密切相關，同時與電極表面(基體金屬表面)的結晶狀態密切相關。例如，不同的金屬晶面上，電沉積的電化學動力學參數可能不同。