Equació de Butler-Volmer

L'equació de Butler–Volmer és una de les fórmules fonamentals de la cinètica electroquímica. Descriu com el corrent elèctric a través d'un elèctrode depèn de la diferència de potencial entre l'elèctrode i el si de la solució per a una reacció redox senzilla i unimolecular, considerant que tant la reacció catòdica com l'anòdica tenen lloc en un mateix elèctrode.^[1] L'equació va ser formulada per John Alfred Valentine Butler^[2] i Max Volmer.

Tenint en compte que la densitat de corrent té una component anòdica i catòdica,

${\displaystyle j=j_{\rm {a}}+j_{\rm {c}}}$

l'equació de Butler–Volmer és:

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

o en una forma més compacta:

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

on:

• ${\displaystyle j}$: densitat de corrent de l'elèctrode, A/m²
• ${\displaystyle j_{0}}$: densitat de corrent de bescanvi, A/m²
• ${\displaystyle E}$: potencial d'elèctrode, V
• ${\displaystyle E_{\rm {eq}}}$: Potencial d'equilibri, V
• ${\displaystyle T}$: Temperatura absoluta, K
• ${\displaystyle z}$: Nombre d'electrons implicats en la reacció elèctròdica
• ${\displaystyle F}$: Constant de Faraday
• ${\displaystyle R}$: Constant de gas universal
• ${\displaystyle \alpha _{\rm {c}}}$: coeficient de transferència de càrrega catòdic, adimensional
• ${\displaystyle \alpha _{\rm {a}}}$: coeficient de transferència de càrrega anòdic, adimensional
• ${\displaystyle \eta }$: sobrepotencial (${\displaystyle \eta =E-E_{\rm {eq}}}$).