Equació de Butler-Volmer

La equació de Butler-Volmer és una de les fòrmules fonamentals de la cinètica electroquímica. Descriu com la corrent elèctrica a través d'un electrodo depén de la diferència de potencial entre l'electrodo i l'electrolito per a una reacció redox senzilla i unimolecular, considerant que tant la reacció catódica com el anódica tenen lloc en un mateix electrodo.^[1] L'equació va ser formulada per John Alfred Valentine Butler^[2] i Max Volmer.

Definició de l'equació

Archiu:Current density versus potential according to butler volmer equation.svg

El primer gràfic mostra la densitat de corrent com a funció del sobrepotencial η, a on j_a i j_c són, respectivament, les densitat de corrent anódica i catódica, en α = α_a = α_c = 0.5 i j₀ = 1 mA cm⁻². El segon gràfic mostra la representació logarítmica per a valors diferents de α (equació de Tafel).

Tenint en conte que la densitat de corrent té una component anódica i catódica,

j = j_{a} + j_{c}

l'equació de Butler-Volmer és:

j = j_{0} \cdot {\exp [\frac{α_{a} z F}{R T} (E - E_{e q})] - \exp [- \frac{α_{c} z F}{R T} (E - E_{e q})]}

o en una forma més compacta:

j = j_{0} \cdot {\exp [\frac{α_{a} z F η}{R T}] - \exp [- \frac{α_{c} z F η}{R T}]}

a on:

$j$ : densitat de corrent de l'electrodo, A/m²
$j_{0}$ : densitat de corrent d'intercanvi, A/m²
$E$ : potencial d'electrodo, V
$E_{e q}$ : potencial d'equilibri, V
$T$ : temperatura absoluta, K
$z$ : número d'electrons implicats en la reacció electródica
$F$ : constant de Faraday
$R$ : constant dels gasos
$α_{c}$ : coeficient de transferència de càrrega catódico, adimensional
$α_{a}$ : coeficient de transferència de càrrega anódico, adimensional
$η$ : sobrepotencial ( $η = E - E_{e q}$ ).

Referències

↑ Adler, S.B. (2016). «Chapter 11: Sources of cell and electrode polarisation losses in SOFCs», High-Temperature Solid Oxide Fuel Cells for the 21st Century, 2nd edició, Academic Press. doi:10.1016/C2011-0-09278-5. ISBN 9780124104532.
↑ “John Alfred Valentine Butler, 14 February 1899 - 16 July 1977” (1979). Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 25: 144–178. doi:10.1098/rsbm.1979.0004. PMID 11615791.

Este artícul conté una traducció derivada de «Ecuación de Butler-Volmer» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Adler, S.B. (2016). «Chapter 11: Sources of cell and electrode polarisation losses in SOFCs», High-Temperature Solid Oxide Fuel Cells for the 21st Century, 2nd edició, Academic Press. doi:10.1016/C2011-0-09278-5. ISBN 9780124104532.

[2] “John Alfred Valentine Butler, 14 February 1899 - 16 July 1977” (1979). Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 25: 144–178. doi:10.1098/rsbm.1979.0004. PMID 11615791.

[1]

[2]