Butler-Volmer-Gleichung

Erweiterte Suche

Die Butler-Volmer-Gleichung (Durchtrittsstrom-Spannung-Beziehung) beschreibt, wie sich ein elektrochemischer Strom bei Änderung des Elektrodenpotentials ändert. Diese Gleichung bildet die Grundlage zur Erklärung zahlreicher Phänomene und zur Auslegung elektrochemischer Prozesse. Wichtigste Anwendungsfelder sind die galvanische Abscheidung von Metall oder die Beschreibung der Kennlinie von Akkumulatoren.

$ J=J_{0}\cdot \left\{\exp \left[{\frac {(1-\alpha )\cdot z^{\ddagger }\cdot F}{R\cdot T}}\cdot (U-U_{0})\right]-\exp \left[-{\frac {\alpha \cdot z^{\ddagger }\cdot F}{R\cdot T}}\cdot (U-U_{0})\right]\right\} $

mit folgenden Parametern:

$ J $: Stromdichte
$ J_{0} $: Austauschstromdichte, bezogen auf die Elektrodenoberfläche
$ U $: Elektrodenpotential
$ U_{0} $: Gleichgewichtspotential
$ T $: Temperatur
$ z^{\ddagger } $: Ladungszahl (pro Stoffumsatz der Durchtrittsreaktion übertragene Elektronen)
$ F $: Faraday-Konstante
$ R $: universelle Gaskonstante
$ \alpha $: Durchtritts- oder Symmetriefaktor (in der angelsächsischen und neueren deutschsprachigen Literatur auf die Aktivierung der Reduktionsreaktion bezogen)

Diese Form gilt für Reaktionen, bei denen die Geschwindigkeit durch den Ladungsdurchtritt durch die Elektrode kontrolliert wird. In anderen Fällen gibt es ähnliche, zumeist komplizierte Gleichungen. Dabei ist die Differenz zwischen Elektroden- und Gleichgewichtspotential die Überspannung.

Die Butler-Volmer-Gleichung lässt sich aus der Kinetik ableiten. Vereinfachend beschreibt sie, dass die Geschwindigkeit einer (elektrochemischen) Reaktion exponentiell von der „treibenden Kraft“ der Reaktion abhängt.

Diese Gleichung wurde zuerst von den Chemikern John Alfred Valentine Butler und Max Volmer hergeleitet und nach ihnen benannt.

Siehe auch

Literatur

  • Klaus J. Vetter, Elektrochemische Kinetik
  • Peter W. Atkins, Physikalische Chemie

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Elektrochemie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Die cosmos-indirekt.de:News der letzten Tage

22.06.2022
Teilchenphysik
Lange gesuchtes Teilchen aus vier Neutronen entdeckt
Ein internationales Forschungsteam hat nach 60 Jahren vergeblicher Suche erstmals einen neutralen Kern entdeckt – das Tetra-Neutron.
22.06.2022
Festkörperphysik
Dunklen Halbleiter zum Leuchten gebracht
Ob Festkörper etwa als Leuchtdioden Licht aussenden können oder nicht, hängt von den Energieniveaus der Elektronen im Kristallgitter ab.
15.06.2022
Exoplaneten
Zwei neue Super-Erden in der Nachbarschaft
Unsere Sonne zählt im Umkreis von zehn Parsec (33 Lichtjahre) über 400 Sterne und eine stetig wachsende Zahl an Exoplaneten zu ihren direkten Nachbarn.
15.06.2022
Quantenphysik
Quantenelektrodynamik 100-fach genauerer getestet
Mit einer neu entwickelten Technik haben Wissenschaftler den sehr geringen Unterschied der magnetischen Eigenschaften zweier Isotope von hochgeladenem Neon in einer Ionenfalle mit bisher unzugänglicher Genauigkeit gemessen.
13.06.2022
Quantenphysik
Photonenzwillinge ungleicher Herkunft
Identische Lichtteilchen (Photonen) sind wichtig für viele Technologien, die auf der Quantenphysik beruhen.
10.06.2022
Kometen und Asteroiden | Sonnensysteme
Blick in die Kinderstube unseres Sonnensystems
Asteroiden sind Überbleibsel aus der Kinderstube unseres Sonnensystems und mit rund 4,6 Milliarden Jahren ungefähr so alt wie das Sonnensystem selbst.
07.06.2022
Galaxien | Sterne
Das Ende der kosmischen Dämmerung
Eine Gruppe von Astronomen hat das Ende der Epoche der Reionisation auf etwa 1,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall genau bestimmt.