Równanie Butlera-Volmera

Równanie Butlera-Volmera – jedna z najbardziej podstawowych zależności w elektrochemii. Równanie to opisuje kinetykę reakcji elektrodowych, a specyficznie zależność prądu elektrycznego od potencjału elektrody (albo nadnapięcia). Równanie to bierze pod uwagę zarówno katodową, jak i anodową reakcję przebiegające (jednocześnie) na elektrodzie:

${\displaystyle i=Ai_{0}\left\{\exp \left[{\frac {(1-\alpha )nF}{RT}}(E-E_{\mathrm {eq} })\right]-\exp \left[-{\frac {\alpha nF}{RT}}\cdot (E-E_{\mathrm {eq} })\right]\right\}}$

gdzie:

${\displaystyle i}$ – natężenie prądu, [A]

${\displaystyle i_{o}}$ – gęstość prądu wymiany [A/m²],

${\displaystyle E}$ – potencjał elektrody [V],

${\displaystyle E_{\mathrm {eq} }}$ – równowagowy potencjał elektrody [V],

${\displaystyle A}$ – powierzchnia aktywna elektrody [m²],

${\displaystyle T}$ – temperatura bezwzględna [K],

${\displaystyle n}$ – liczba elektronów biorących udział w reakcji elektrodowej,

${\displaystyle F}$ – stała Faradaya,

${\displaystyle R}$ – stała gazowa,

${\displaystyle \alpha }$ – tzw. współczynnik symetrii reakcji elektrodowej (stała empiryczna), bezwymiarowy.

Nazwa równania pochodzi od nazwisk chemików Johna Alfreda Valentine Butlera i Maxa Volmera.

Równanie Butlera-Volmera jest stosowne kiedy reakcja elektrodowa jest kontrolowana przez wymianę ładunku na elektrodzie (nie przez transport masy). Niemniej zastosowalność tego równania w elektrochemii jest bardzo szeroka i jest to równanie typowo uważane za „centralne w fenomenologii kinetyki elektrodowej”^[1]

• równanie Nernsta
• równanie Tafela