Ecuación de Butler-Volmer

La ecuación de Butler-Volmer es una de las fórmulas fundamentales de la cinética electroquímica. Describe como la corriente eléctrica a través de un electrodo depende de la diferencia de potencial entre el electrodo y el electrolito para una reacción redox sencilla y unimolecular, considerando que tanto la reacción catódica como el anódica tienen lugar en un mismo electrodo.^[1]​ La ecuación fue formulada por John Alfred Valentine Butler^[2]​ y Max Volmer.

Definición de la ecuación

Teniendo en cuenta que la densidad de corriente tiene una componente anódica y catódica,

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

la ecuación de Butler-Volmer es:

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

o en una forma más compacta:

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

donde:

• ${\displaystyle j}$: densidad de corriente del electrodo, A/m²
• ${\displaystyle j_{0}}$: densidad de corriente de intercambio, A/m²
• ${\displaystyle E}$: potencial de electrodo, V
• ${\displaystyle E_{\rm {eq}}}$: potencial de equilibrio, V
• ${\displaystyle T}$: temperatura absoluta, K
• ${\displaystyle z}$: número de electrones implicados en la reacción electródica
• ${\displaystyle F}$: constante de Faraday
• ${\displaystyle R}$: constante de los gases
• ${\displaystyle \alpha _{\rm {c}}}$: coeficiente de transferencia de carga catódico, adimensional
• ${\displaystyle \alpha _{\rm {a}}}$: coeficiente de transferencia de carga anódico, adimensional
• ${\displaystyle \eta }$: sobrepotencial (${\displaystyle \eta =E-E_{\rm {eq}}}$).

Referencias