塔菲尔方程

塔菲尔方程是电化学动力学中的一个方程，将电化学反应速率与过电势联系起来。 塔菲尔方程最初是通过实验推导出来的，后来被证明具有理论依据。 该方程式以瑞士化学家 Julius Tafel 的名字命名。

它描述了在简单的单分子氧化还原反应中，通过电极的电流如何取决于电极和本体电解质之间的电压差。

如果电化学反应发生在不同电极上的两个半反应中，则塔菲尔方法分别应用于每个电极。

可以在此处找到对该等式的验证和进一步解释。 塔菲尔方程是 Butler-Volmer 方程在 | 情况下的近似值。

[ 塔菲尔方程 ] 假设电极处的浓度实际上等于主体电解质中的浓度，从而允许电流仅表示为电势的函数。 换句话说，它假设电极传质速率远大于反应速率，并且反应以较慢的化学反应速率为主。

此外，在给定的电极上，塔菲尔方程序假设反向半反应速率与正向反应速率相比可以忽略不计。

交换电流是平衡电流，即氧化和还原物质与电极转移电子的速率。 换句话说，交换电流密度是在可逆电位下的反应速率（根据定义，过电位为零时）。 在可逆电位下，反应处于平衡状态，这意味着正向和反向反应以相同的速率进行。 这个速率就是交换电流密度。

Tafel 斜率是通过实验测量的。

在更一般的情况下，

扩展的 Butler-Volmer 方程的以下推导改编自 Bard 和 Faulkner 以及 Newman 和 Thomas-Alyea 的推导。 [ … ] 电流不仅表示为电位的函数（如在简单版本中），还表示为给定浓度的函数。 传质速率可能相对较小，但它对化学反应的xxx影响是通过改变（给定的）浓度。 实际上，浓度也是电势的函数。

塔菲尔方程序也可以写成：

• n 是交换的电子数，就像在 Nernst 方程中一样，
• k是s−1中电极反应的速率常数，
• F 是法拉第常数，
• C 是电极表面的活性物质浓度，单位为 mol/m2，
• 指数下的加号表示阳极反应，负号表示阴极反应，
• R 是通用气体常数。