巴特勒-福尔默方程

✍ dations ◷ 2025-11-19 21:12:10 #物理化学,电化学

巴特勒–福尔默方程(英语:Butler–Volmer equation),也称为埃尔第-格鲁兹(英语:Tibor Erdey-Grúz)–福尔默方程(Erdey-Grúz–Volmer equation),是电化学领域的一个最基本的动力学关系。它描述了电极上的电流如何随电极电势变化,考虑到阴极方向(cathodic)和阳极方向(anodic)的反应会出现在同一个电极上:

或者更紧凑地写为:

其中:

右边的图展示了 α a = 1 α c {\displaystyle \alpha _{a}=1-\alpha _{c}} 的情况。

该方程的名字是为了纪念化学家约翰·阿尔弗雷德·瓦伦丁·巴特勒(英语:John Alfred Valentine Butler)和马克斯·福尔默(英语:Max Volmer)。

当某个电极反应是被该电极的电荷传递(而不是被电极表面与主体电解质之间的质量传递)控制时,以上的巴特勒-福尔默公式的形式是有效的。尽管如此,巴特勒-福尔默公式在电化学中的使用十分广泛,并且常常被认为是“电极动力学现象的核心”。

在电流接近极限的区间,也即电极反应过程受质量传递(传质)控制时,电流密度的值为:

其中:

更一般地,考虑质量传递的影响,Butler-Volmer方程可以写成:

其中

上述的形式被简化为传统(本文顶部的)形式,当活性物质的表面浓度和主体体积浓度相等时。

在两种极限情况下,巴特勒-福尔默公式有如下形式:

其中a和b是常量(对于某反应、在某温度下),被称为塔菲尔方程常数。对于阴极方向和阳极方向的反应过程,a和b的理论值是不同的。

相关

  • 闪电闪电,一般是专指对流层大气放电,是静电放电现象的一种。当空气作为一种介质时,空气中的各种微粒互相碰撞和摩擦便会使该空气介质两面的正负电荷的量持续积累,这时加于该空气介质
  • 斯特拉斯堡1法国统计部门在计算土地面积时,不计算面积大于1平方公里的湖泊、池塘、冰川和河口。斯特拉斯堡(法语:Strasbourg;德语:Straßburg)是法国大东部大区与下莱茵省的首府,位于法国国土
  • 双螺旋结构在分子生物学中,双螺旋是指由核酸(如DNA和RNA)的双链分子所形成的结构。核酸复合物的双螺旋结构是它的二级结构的结果,并且是确定其三级结构的基本组成部分。这个术语因詹姆斯·
  • 加利福尼亚理工学院加州理工学院(California Institute of Technology,缩写:Caltech)是一所位于美国加利福尼亚州帕萨迪纳的私立研究型大学,创建于1891年,以自然科学及工程学著称,常被评为世界前十的
  • 精实案精实案,正式名称为中华民国国军军事组织及兵力调整规划案,是中华民国政府在台湾于1997年7月1日至2001年间所推动的裁减军备法案,以“精简高层、充实基层”为目标,故称为精实案。
  • 美国东海岸美国东岸,或称为大西洋海岸,是指美国的最东部的海岸地区,东向面临大西洋,北边为加拿大,南边为墨西哥湾。此区域通常包括以前北美十三殖民地的范围,现在则由北到南包括缅因州、新罕
  • 大花蒺藜大花蒺藜(学名:)为蒺藜科蒺藜属下的一个种。
  • 常青常青(满语:ᠴᠠᠩᠴᡳᠩ,穆麟德:,?-1793年),佟佳氏,满洲正蓝旗人,清朝将军、封疆大吏。常青以七十余高龄,出任闽浙总督,经历林爽文事件,遭援军福康安上疏请革职查办常青,清高宗不予置理续
  • 直连式存储直连式存储(简写:DAS,英语:Direct-Attached Storage),是指直接和计算机相连接的数据储存方式,与依赖于计算机网络连接存储器的存储区域网络(SAN)和网络附加存储(NAS)相对的存储方式,实际
  • 黄色魔术交响乐团黄种魔法大乐团(英语:Yellow Magic Orchestra,简称YMO),是日本音乐家坂本龙一、细野晴臣以及高桥幸宏所组建的前卫时髦电子合成乐团。该乐团在1980年代晚期和1990年代早期对迷幻