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équation Tafel
Représentation de la loi Tafel sur un terrain semi-logarithmique densité de courant vs surtension pour une réaction anodique (Par exemple pour un semireaction de oxydation).

en électrochimie, la loi Tafel Il relie l 'l'intensité du courant la puissance qui circule dans un cellule électrochimique avec surtension.[1]

Etant donné que le courant électrique circulant dans une cellule est corrélée à la la vitesse de la réaction électrochimie qui a lieu dans la cellule et la surtension est égale à la différence entre le potentiel cellulaire à l'équilibre (à savoir en l'absence de courant) etéq et le potentiel cellulaire dans les conditions de travail E (i), on peut dire que la loi de Tafel met en corrélation la vitesse de la réaction électrochimique à la différence de potentiel électrique existant entre la terminaux de la cellule (correspondant à 'anode et cathode).

histoire

La loi de Tafel a d'abord été obtenue par l'expérience et par la suite a été trouvé une justification théorique. nommé d'après chimique allemand Julius Tafel (1862-1918)[2] qui a travaillé dans 1905 sous la forme suivante:[3]

où:

  • E (i) est le potentiel cellulaire (Exprimé en volt);
  • à et b sont des constantes déterminées expérimentalement;
  • la est le densité de courant (en A/m2).

Forme canonique

La loi de Tafel pour un seul électrode (anode ou cathode) Peut être écrit:

où:

  • Il est la tension (en volt);
  • est le densité de courant d'échange (En A / m2);
  • est un coefficient appelé « pente de Tafel » (en volts) qui peut prendre un signe positif (pour la réaction anodique, à savoir oxydation) Ou négative (pour la réaction cathodique, à savoir réduction).
  • il a un signe positif pour une réaction anodique (pente de Tafel positif) et un signe négatif pour une réaction cathodique (pente de Tafel négatif);
  • R est le constante de gaz;
  • T est le température absolue (Exprimé en kelvin);
  • α est le la charge coefficient de transfert anode (dans le cas où il y a une pente positive de Tafel) ou le coefficient de transfert de la charge cathodique (dans le cas où il a une pente négative de Tafel);
  • n est le nombre d'électrons impliqués dans la réaction d'oxydoréduction;
  • fa est le constante de Faraday.

Étant donné que la constante de gaz et les molaires constants Faraday sont des expressions des constantes physiques fondamentales respectivement constante de Boltzmann kB et charge élémentaire et, à la fois pour dividendes Avogadro la loi est exprimée sous forme élémentaire:

autre forme

Explication de la densité de courant en échange , Vous obtenez la forme suivante de la loi de Tafel:

k est le vitesse constante la réaction qui a lieu électrode (oxydation de l'anode ou de la réduction à la cathode).

Encore une fois cela est sous forme élémentaire riesprime:

limites

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: équation de Butler-Volmer.
équation Tafel
Représentation de la dépendance entre le courant électrique et la tension obtenue à partir de 'équation de Butler-Volmer. Le courant anodique et cathodique sont indiqués respectivement avec lesà etk. Le courant total est donnée par i = ià + lak. Les lignes en pointillés correspondent à l'anode de contribution (en haut) et la cathode (en bas) en fonction de la loi de Tafel, valable pour des valeurs élevées de surtension.

La loi de Tafel est valide (c.-à un accord avec les données expérimentales) que pour des valeurs élevées de surtension et dans le cas de contrôle pour transfert de charge électrique.

Dans d'autres cas, vous devez recourir à la place 'équation de Butler-Volmer, qui considère à la fois la subvention de cathode de l'anode et de la contribution:

et sont respectivement la la charge coefficient de transfert coefficient de la charge anodique et le transfert cathodique.

notes

  1. ^ Bard, R. J;. Faulkner, L. R. "Méthodes électrochimiques. Principes fondamentaux et applications", 2e édition. Wiley, New York. 2001. ISBN 0-471-04372-9
  2. ^ Électrochimie Encyclopédie - Tafel: sa vie et la science Classé 6 février 2012 sur l'Internet Archive.
  3. ^ Bockris Vol. 1, p. 15

bibliographie

Articles connexes

liens externes