反應過電壓

1905年，Tafel報道了在各種各樣的電化學反應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：

當電流密度為零時，并不是燃料電池內(nèi)沒有發(fā)生反應，而是正、逆反應趨于平衡，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)生的反應劇烈，反應過電壓小。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，即氧氣與從陽極傳遞過來的氫離子反應生成水，而陽極的反應速度控制步驟是氫氣的吸附過程?？偟姆磻^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反應中驅(qū)使電子到達或者離開電極。在反應中除去導線，電解質(zhì)溶液的電壓損耗，還存在著與電極反應有關(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、感應雷過電壓和雷電侵入波過電壓。

在輸電線路附近有雷云，當雷云處于先導放電階段，先導通道中的電荷對輸電線路產(chǎn)生靜電感應，將與雷云異性的電荷由導線兩端拉到靠近先導放電的一段導線上成為束縛電荷。雷云在主放電階段先導通道中的電荷迅速中和，這時輸電線路導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過電壓。