Butler-Volmer方程是电化学中描述电极反应动力学的基本方程之一。它由英国化学家JohnAlfredValentineButler和德国物理化学家MaxVolmer在20世纪30年代独立提出。该方程建立了电极电流密度与电极过电位之间的关系,是理解电极过程动力学的核心工具。Butler-Volmer方程的一般形式为:j=j0[exp(αaFη/RT)-exp(-αcFη/RT)]其中:-j表示净电流密度-j0是交换电流密度-αa和αc分别是阳极和阴极传递系数-F是法拉第常数-η是过电位-R是理想气体常数-T是绝对温度这个方程表明电极反应速率(电流密度)与过电位呈指数关系,同时考虑了正向(氧化)和逆向(还原)反应。当过电位很小时,方程可简化为线性形式;当过电位较大时,则表现出塔菲尔行为。Butler-Volmer方程广泛应用于腐蚀研究、电池设计、电镀工艺和燃料电池开发等领域,为电化学系统的分析和设计提供了理论基础。
