Surpotentiel

En électrochimie, le surpotentiel (appelée surtension en français) est la différence de potentiel (tension) entre le potentiel d'oxydoréduction d'une demi-réaction déterminé thermodynamiquement et le potentiel auquel la réaction redox est observée expérimentalement. Le terme est directement lié à l'efficacité de la tension dune cellule. Dans une cellule électrolytique, l'existence d'un surpotentiel implique que la cellule nécessite plus d'énergie que prévu thermodynamiquement pour que la réaction ait lieu. Dans une cellule galvanique, l'existence d'un surpotentiel signifie que moins d'énergie sera récupérée que l'étude thermodynamique de la réaction ne le prévoit. Dans chaque cas, l'énergie supplémentaire/manquante est perdue sous forme de chaleur. La quantité de surpotentiel est propre à chaque type de cellule et varie selon les conditions expérimentales - celle-ci varie également lors d'une même réaction. Le surpotentiel est déterminé expérimentalement en mesurant le potentiel auquel une densité de courant donnée (généralement faible) est atteinte. Les quatre polarités possibles de surpotentiels sont listées ci-dessous. Dans une cellule électrolytique : l'anode est plus positive et nécessite plus d'énergie que ce l'on attend thermodynamiquement. la cathode est plus négative et nécessite plus d'énergie que ce l'on attend thermodynamiquement. Dans une cellule galvanique : l'anode est la moins négative et produit moins d'énergie que ce l'on attend thermodynamiquement. la cathode est la moins positive et produit moins d'énergie que ce l'on attend thermodynamiquement. Le surpotentiel croît avec l'augmentation de la densité de courant, comme décrit par l'équation de Tafel. Une réaction électrochimique est une combinaison de deux demi-cellules et de multiples étapes élémentaires. Chaque étape est associée à plusieurs types de surpotentiel. Le surpotentiel total est la somme des nombreuses pertes individuelles. L'efficacité de la tension décrit la fraction d'énergie perdue par surtension.