過電位，亦稱超電勢、過電勢，是指在電催化或光電催化反應過程中，達到一定電流密度時所需實際電壓超過理論電壓的部分。 

理想的狀態下，電催化或光電催化反應所需的運行電位即為平衡狀態下的電位。然而，實際反應中的工作電位往往需要克服動力學過程的阻礙從而表現出高于平衡電位的數值，超出理論值的電壓稱為過電位，主要用來克服活化電阻和電荷轉移電阻等其他電阻[1]。 

簡單地理解，過電位是指電流密度達到水平時的實際電位與平衡電位的差值，它直接地反應電催化或光電催化反應的催化活性。 

根據能斯特方程[2]，實際工作電位E可以表示為：

E：實際反應的工作電位 

E0：反應的標準電位 

T：零度（273.15℃） 

R：理想氣體常數 

F：法拉第常數（96485 C/mol） 

N：反應中轉移的電子數 

C0：氧化產物的濃度 

CR：還原產物的濃度

過電位基本公式可表示為：

：過電位 

：實際電位 

：理論電位

理論上來講，過電位越接近于0 V，催化劑的性能越好，達到相對電流密度所需的實際電壓越低，耗能相對越小，催化活性越高[3]。

需要注意的是，在比較不同催化劑的過電位時，一定要指明具體的電流密度，否則比較出的結果沒有太大意義。 

在具體指明的電流密度下，催化劑的過電位越低，表明其對目標反應的催化能力越強，通常選擇電流密度為10 mA/cm-2時的條件下，判斷催化劑的性能。

Fig.1 (a) and (c) Polarization curves[4, 5]; (b) LSV curves[6]; (d) Overpotentials (at 10 mA·cm-2) [5].

參考文獻

[1] Zhu Han, Wang Qingfa*, Gao Guohua*, et al. When Cubic Cobalt Sulfide Meets Layered Molybdenum Disulfide: A Core-Shell System toward Synergetic Electrocatalytic Water Splitting[J]. Advvanced Materials, 2015, 27(32): 4752. 

[2] Bard Allen J, Faulkner Larry R, Leddy Johna, Zoski Cynthia G. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications[B], Department of Chemistry and Biochemistry University of Texas at Austin, Wiley, vol. 12. New York, 2000. 

 [3] S. Anantharaj, S. R. Ede, Subrata Kundu*, et al. Precision and correctness in the evaluation of electrocatalytic water splitting: revisiting activity parameters with a critical assessment[J]. Energy ＆ Environmental Science, 2018, 11:744. 

[4] Priti Sharma,  Debdyuti Mukherjee, Yoel Sasson*, et al. Pd doped carbon nitride (Pd-g-C3N4): an efficient photocatalyst for hydrogenation via an Al-H2O system and an electrocatalyst towards overall water splitting[J]. Green Chemistry, 2022, DOI: 10.1039/d2gc00801g. 

[5] Zhang Ya, Hu Lang, Zhang Yongcai*, et al. NIR Photothermal-Enhanced Electrocatalytic and Photoelectrocatalytic Hydrogen Evolution by Polyaniline/SnS2 Nanocomposites[J]. ACS Applied Nano Materials, 2022, 5, 391. 

[6] Bai Jinwei, Hjinlu*, Wang Lei*, et al. Reduction of Charge Carrier Recombination by Ce Gradient Doping and Surface Polarization for Solar Water Splitting[J]. Chemical Engineering Journal, 2022, 448: 137602.