摘要
所謂的電催化是由電化學與觸媒所組成，透過觸媒電極的電化學反應，使得在電極表面與反應物間因吸、脫附(adsorption and desorption)產生反應中間物，而降低反應的活化能，進而使電荷轉移能在接近理論電位（熱力學平衡電位）值和較高的電流密度和高的反應速率下順利進行反應。電催化反應的快慢如同催化反應動力學需以反應物的消耗速率或產物的生成速率來表示。電化學反應是化學能轉換為電的電荷轉移，依據法拉第定律(Faraday's law)單位（莫耳）量的化學物質與電化學反應的電流值成正比，因此電催化過程的速率可以單位時間內產生的電流表示，因此電極動力學方程式或稱為巴特勒－弗門方程式(Butler-Volmer equation)，特別是反應速率較慢，也就是過電位(overpotential)較大時，用以描述電流值(Ⅰ)與電極電位(ξ)的關係，通常以電極的幾何面積為單位的電流值稱蕩電流密度(current density)，而偏離平衡電位的電位值［正、負取決於電解電池(Electrolytic cell)或放電電池(Galvanic cell)］為方程式的主要項目。Rct為電荷轉移阻力(charge transfer resistance)，在以等效電路(equivalent circuit)所表示的電化學反應系統，偏離平衡電位（熱力學值）的額外電位差，稱為極化現象的過電位（overpotential或under-potential），而極化現象之過電位以電化學表示為，R值則含有電化學系統中的質傳電阻（濃度極化），電子傳導電阻（歐姆極化），以及電荷轉移電阻（活性極化）如Rct所表示，而此電阻值是電催化反應速率的指標。交換電流密度便是電催化反應的動力學指標，電極反應的速率由二項因素組成，電極電位及電極材料對電催化系統，包括材料本身、材料結構、構成反應物到達反應位置的電極結構等因素。