ターフェル式
交換電流密度とは、平衡状態にある際の電流密度、すなわち酸化剤と還元剤の間でやりとりされる電子の密度を表わす。言い換えれば、交換電流密度とは可逆電極電位(定義上過電圧が零となる電位)における電流密度である。可逆電極電位においては、順反応と逆反応とが同じ速度で進行しているという意味で反応は平衡状態にある。この速度こそが交換電流密度である。
ターフェル勾配は実験的に測定される物理量である。しかし、支配的な反応機構が条件
k T e < A {\displaystyle {\frac {kT}{e}}<A}
を満たすような単一電子移動反応の場合、 A は理論的に次のように定義できる。
A = k T e α {\displaystyle A={\frac {kT}{e\alpha }}}
ここで、次のような変数および定数を用いた。
k: ボルツマン定数
T : 絶対温度
e:電気素量
α: いわゆる「電荷移動係数(英語版)」。0から1の間のいずれかの値をとる。