(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)
A sobretensão é a diferença de potencial (voltagem) entre o potencial de redução termodinamicamente determinado de uma semirreação e o potencial no qual o evento redox é observado experimentalmente. Ela representa a energia extra necessária para superar as barreiras de ativação para que a reação no eletrodo ocorra a uma taxa significativa. É um fator chave na eficiência energética de todos os processos eletrolíticos.
In an ideal electrolytic cell, the applied voltage needed to drive a reaction would be exactly equal to the cell’s standard electrode potential ([latex]E^0_{cell}[/latex]). However, in reality, a significantly higher voltage is almost always required. This excess voltage is the overpotential ([latex]\eta[/latex]). The total cell potential ([latex]E_{cell}[/latex]) is the sum of the equilibrium potential, the overpotentials at both electrodes, and the ohmic drop (IR drop) across the electrolyte: [latex]E_{cell} = E^0_{cell} + \eta_{anode} + \eta_{cathode} + IR_{drop}[/latex].
A sobretensão surge de diversas fontes. A sobretensão de ativação está relacionada à cinética do... transferência de elétrons A sobretensão de ativação ocorre na própria superfície do eletrodo. Algumas reações, como a evolução de hidrogênio ou oxigênio gasoso, têm cinética inerentemente lenta e requerem uma grande sobretensão de ativação. A sobretensão de concentração ocorre quando a concentração dos reagentes na superfície do eletrodo difere da concentração na solução devido à difusão lenta. A sobretensão de resistência é causada pela resistência do eletrólito ou dos filmes na superfície do eletrodo.
The relationship between current density (j) and activation overpotential is often described by the Tafel equation: [latex]\eta = a + b \log(j)[/latex], where ‘a’ and ‘b’ are constants (Tafel parameters) specific to the electrode reaction and material. This equation shows that to get a higher reaction rate (higher current density), a larger overpotential is required. The primary goal in designing efficient electrochemical systems is to minimize overpotential, which is typically achieved by using electrocatalysts (materials that lower the activation energy), increasing the operating temperature, or optimizing the electrode structure to enhance mass transport.
Sobrepotencial (química)
(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)
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