反應(yīng)過電壓

1905年，Tafel報道了在各種各樣的電化學(xué)反應(yīng)中電極表面的過電壓的相似模式。該模式揭示了電極表面的過電壓與電流的近似對數(shù)比例關(guān)系：

式中：

當(dāng)電流密度為零時，并不是燃料電池內(nèi)沒有發(fā)生反應(yīng)，而是正、逆反應(yīng)趨于平衡，此時的電流密度就稱為交換電流密度。交換電流密度高，說明在燃料電池電極上發(fā)生的反應(yīng)劇烈，反應(yīng)過電壓小。研究發(fā)現(xiàn)，活化主要發(fā)生在陰極側(cè)，陽極產(chǎn)生的電壓很小 。

反應(yīng)過電壓在陰極和陽極的電極上都有發(fā)生。陰極發(fā)生的是氧氣的還原反應(yīng)，即氧氣與從陽極傳遞過來的氫離子反應(yīng)生成水，而陽極的反應(yīng)速度控制步驟是氫氣的吸附過程。總的反應(yīng)過電壓就等于陰極和陽極的活化之和 。

電池的活化就表示成了電池的溫度、電流和物質(zhì)濃度的函數(shù)。各個ξi的值可以根據(jù)測量的PEMFC曲線，通過擬合程序得到。由于物質(zhì)濃度不是PEMFC主要的操作參數(shù)，所以，可將它們進一步表示成溫度和壓力的函數(shù)：

反應(yīng)過電壓是指能量在轉(zhuǎn)化過程中會不可避免地發(fā)生一些不可逆損失，該電壓損失的作用是在化學(xué)反應(yīng)中驅(qū)使電子到達或者離開電極。在反應(yīng)中除去導(dǎo)線，電解質(zhì)溶液的電壓損耗，還存在著與電極反應(yīng)有關(guān)的附加電壓，這部分電壓，稱之為過電壓。由此看來，實際分解電壓應(yīng)等于理論分解電壓、歐姆電壓降和過電壓之和 。

諧振過電壓是電力系統(tǒng)中電感、電容等儲能元件在某些接線方式下與電源頻率發(fā)生諧振所造成的過電壓。

一般按起因分為：

①線性諧振過電壓。

②鐵磁諧振過電壓。

③參量諧振過電壓。

操作過電壓是由于進行斷路器操作或發(fā)生突然短路而引起的衰減較快持續(xù)時間較短的過電壓，常見的有：

①空載線路合閘和重合閘過電壓。

②切除空載線路過電壓。

③切斷空載變壓器過電壓。

④弧光接地過電壓 。

過電壓一般分成兩大類：雷電過電壓和內(nèi)部過電壓。

雷電過電壓與氣象條件有關(guān)，是外部原因造成的，因此又稱之為大氣過電壓或外部過電壓。

雷電過電壓一般分成：直接雷擊過電壓、雷電反擊過電壓、感應(yīng)雷過電壓和雷電侵入波過電壓。

在輸電線路附近有雷云，當(dāng)雷云處于先導(dǎo)放電階段，先導(dǎo)通道中的電荷對輸電線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)，將與雷云異性的電荷由導(dǎo)線兩端拉到靠近先導(dǎo)放電的一段導(dǎo)線上成為束縛電荷。雷云在主放電階段先導(dǎo)通道中的電荷迅速中和，這時輸電線路導(dǎo)線上原有束縛電荷立即轉(zhuǎn)為自由電荷，自由電荷向?qū)Ь€兩側(cè)流動而造成的過電壓為感應(yīng)過電壓。