Коэффициент переноса заряда

Коэффициент переноса заряда и коэффициент симметрии (обозначения α и β соответственно) — два связанных параметра, используемых при описании кинетики электрохимических реакций . Они появляются в уравнении Батлера-Фольмера и связанных с ним выражениях.

Коэффициент симметрии и коэффициент переноса заряда безразмерны .

Согласно определению ИЮПАК , для реакции с одной стадией, определяющей скорость, коэффициент переноса заряда для катодной реакции ( коэффициент катодного переноса , α _c ) определяется как:

${\frac {\alpha _{\rm {c}}}{\nu }}=-{\frac {RT}{nF}}\left({\frac {\partial \ln |I_{\rm {red}}|}{\partial E}}\right)_{p,T,c_{i}^{\rm {interface}}}$

Коэффициент анодного переноса ( α _a ) определяется аналогично:

${\frac {\alpha _{\rm {a}}}{\nu }}={\frac {RT}{nF}}\left({\frac {\partial \ln |I_{\rm {ox}}|}{\partial E}}\right)_{p,T,c_{i}^{\rm {interface}}}$

где:

• $\nu$: стехиометрическое число , т. е. количество активированных комплексов, образовавшихся и разрушенных в общей реакции (с n электронами)
• $R$: универсальная газовая постоянная
• $T$: абсолютная температура
• $n$: количество электронов, участвующих в электродной реакции
• $F$: постоянная Фарадея
• $E$: электродный потенциал
• $I$: частичный катодный (анодный) ток

Значение

Коэффициент переноса заряда означает долю межфазного потенциала на границе электрод - электролит , которая помогает снизить барьер свободной энергии для электрохимической реакции. Электроактивный ион , присутствующий в межфазной области, испытывает межфазный потенциал, и над ионом совершается электростатическая работа частью межфазного электрического поля. Именно коэффициент переноса заряда означает ту часть , которая используется для активации иона до вершины барьера свободной энергии.

Батареи и топливные элементы

В работающих батареях и топливных элементах коэффициент переноса заряда является параметром, обозначающим долю перенапряжения , влияющую на плотность тока . Этот параметр имел загадочное значение в электрохимической кинетике на протяжении более трех четвертей прошлого столетия. . Можно также сказать, что коэффициент переноса заряда является основой кинетики электрода.

Коэффициент симметрии

Коэффициент симметрии (или коэффициент симметрии барьера) — коэффициент, аналогичный коэффициенту переноса, но применимый только к одностадийным реакциям.

Сумма коэффициента анодной симметрии и коэффициента катодной симметрии равна единице:

$\beta _{\rm {c}}+\beta _{\rm {a}}=1$