Relation de Butler-Volmer

En cinétique électrochimique, on peut traiter une étape élémentaire de transfert de charge en suivant le modèle de Butler-Volmer que l'on doit à John Alfred Valentine Butler et à Max Volmer. La loi de vitesse est donnée par la relation de Butler-Volmer :

${\displaystyle j=j_{0}\cdot \left\{\exp \left[{\frac {\alpha \cdot z\cdot F}{R\cdot T}}\cdot (E-E_{eq})\right]-\exp \left[-{\frac {(1-\alpha )\cdot z\cdot F}{R\cdot T}}\cdot (E-E_{eq})\right]\right\}}$

ou dans une forme plus compacte avec ${\displaystyle \eta =E-E_{eq}}$

${\displaystyle j=j_{0}\cdot \left\{\exp \left[{\frac {\alpha _{\rm {a}}zF\eta }{RT}}\right]-\exp \left[-{\frac {\alpha _{\rm {c}}zF\eta }{RT}}\right]\right\}}$

${\displaystyle j}$ : densité de courant (en A.m^-2), comptée positivement pour une oxydation.

${\displaystyle j_{o}}$ : densité de courant d'échange (incluant la constante de vitesse)

${\displaystyle E}$ : Potentiel de l'électrode

${\displaystyle E_{eq}}$ : Potentiel d'équilibre

${\displaystyle T}$ : température (en K)

${\displaystyle z}$ : nombre d'électrons intervenant dans l'étape déterminant la vitesse de réaction

${\displaystyle F}$ : constante de Faraday (en C.mol^-1 )

${\displaystyle R}$ : constante des gaz parfaits (8,314 J · K^-1 · mol^-1)

${\displaystyle \alpha }$ : coefficient de transfert de charge

${\displaystyle j_{0}={\frac {i_{0}}{S}}=n\cdot F\cdot k^{o}\cdot \left[C_{Ox}\right]_{Sol}^{\alpha }\cdot \left[C_{Red}\right]_{Sol}^{1-\alpha }}$