过电位可以分成许多不同的子类,这些子类都没有很好的定义。例如,“极化过电位”可以指在循环伏安法的正向和反向峰中发现的电极极化和滞后现象。缺乏严格定义的一个可能的原因是很难确定从特定来源得到的测量的过电压有多少。超电位可分为三类:活化,浓度和电阻。
电极的材料 |
氢 |
氧 |
氯 |
---|---|---|---|
铂(镀铂) |
-0.07 V |
0.77 V |
0.08 V |
钯 |
-0.07 V |
0.93伏 |
|
金 |
-0.09 V |
1.02 V |
|
铁 |
-0.15 V |
0.75 V |
|
白金(闪亮) |
-0.16V |
0.95 V |
0.10 V |
银 |
-0.22伏 |
0.91 V |
|
镍 |
-0.28伏 |
0.56 V |
|
石墨 |
-0.62伏 |
0.95 V |
0.12 V |
铅 |
-0.71伏 |
0.81 V |
|
锌 |
-0.77伏 |
||
汞 |
-0.85伏 |
激活过电位是产生取决于氧化还原事件的激活能量的电流所需的平衡值之上的电位差。尽管模棱两可,“激活过电位”通常专指将电子从电极转移到阳极电解液所需的激活能。这种过电位也可以称为“电子转移过电位”,是“极化过电位”的一个组成部分,是循环伏安法中观察到的现象,部分由科特雷尔方程描述 。
反应过电位
反应过电位是特别涉及电子转移之前的化学反应的激活过电位。反应过电位可以通过使用电催化剂来减少或消除。电化学反应速率和相关的电流密度取决于电催化剂的动力学和底物浓度。
大部分电化学所共有的铂电极在许多反应中电催化参与。例如,氢在水溶液中在标准氢电极的铂表面被氧化并且质子被容易地还原。用电催化惰性的玻碳电极代替铂电极,产生具有大的超电势的不可逆还原和氧化峰。
浓度过电位跨越涉及电极表面电荷载流子耗尽的各种现象。气泡过电位是浓度超电势的一种特定形式,其中电荷载流子的浓度由于形成物理气泡而被耗尽。“扩散过电位”可以指由慢扩散速率产生的浓度超电势以及“极化过电位”,其过电位主要来源于激活过电位,但峰电流受到被分析物扩散的限制。
电位差是由体溶液和电极表面之间电荷载体浓度的差异引起的。当电化学反应足够迅速以降低电荷载体的表面浓度低于本体溶液的表面浓度时发生。反应速率取决于电荷载体到达电极表面的能力。
泡沫过电位
气泡过电位是一种特定形式的浓度超电势,是由于在阳极或阴极上气体的演变。这减少了电流的有效面积并增加了局部电流密度。一个例子是氯化钠水溶液的电解- 虽然氧气应该根据其电位在阳极产生,但气泡过电压会导致产生氯气,这使得通过电解容易工业生产氯和氢氧化钠。
电阻超电势是与电池设计有关的电阻。这些包括发生在电极表面和界面(如电解质膜)上的“结过电位”。它们还可以包括电解质扩散,表面极化(电容)和其他反电动势源 。