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旋转圆盘电极理论Rotating Disk Electrode (RDE) Theory1总览描述旋转圆盘电极(RDE)质量输运的一般理论是由苏联科学院电化学研究所的Benjamin Levich提出的。Levich在他具有里程碑意义的著作《Physiochemical Hydrodynamics》中描述了这一理论，该书最初于1952年在俄罗斯出版。十年后，Levich的书被翻译成英文从俄语到英语，RDE 变得越来越广为西方研究人员所知。60年代早期，Stanley Bruckenstein 在明尼苏达大学(还有他的学生Dennis Johnson , Duane Napp)和Ronnie Bell 在牛津大学(和他的学生John Albery)开始工作旋转电极。随后的几代研究人员扩展了这项工作，旋转圆盘电极已经发展成为探测电化学反应动力学的成熟工具.
旋转圆盘电极上的层流将稳定的物质流从本体溶液传送到电极表面。当远离电极的本体溶液由于旋转引起的对流而保持充分搅拌时，靠近电极表面的部分溶液倾向于随着电极旋转。因此，如果从旋转电极表面的参考框架来观察溶液，那么溶液看起来相对不动。这个相对停滞的层称为水动力边界层，其厚度δH 可以近似:
根据溶液的运动粘度(ν)和角旋转速率(ω = 2πf/60，其中 f 是每分钟转速的旋转速率)。在中等旋转速度(~1000rpm)的水溶液中，停滞层的厚度约为300至400μm。
材料向电极表面的净运动可以用流体力学中的对流扩散概念来数学描述。由于旋转电极产生的搅拌作用，材料从本体溶液到滞留层的质量输送通过对流发生。但是当材料进入停滞层并靠近电极表面后，对流变得不那么重要，扩散变得更加重要。离子或分子在电极表面的最终运动主要是通过与电极相邻的一层非常薄的溶液扩散，这层溶液被称为扩散层。 扩散层比水动力层薄得多。扩散层厚度δF 可以近似如下
根据分子或离子的扩散系数 DF。对于在水溶液中具有典型扩散系数(DF ≈10-5cm2/s)的分子或离子，扩散层约比停滞层(δF ≈0.05 δH)薄20倍。 Levich首次给出了旋转圆盘电极对流和扩散的数学处理。考虑到电化学电池中最初只存在一个感兴趣的分子(或离子)的氧化形式，在旋转盘电极上观察到的阴极极限电流(iLC)由 Levich 方程给出,
根据氧化物在溶液中的浓度(CO)、电极面积(A)、法拉第常数(F= 96485C/mol)、溶液的运动粘度(ν)、氧化物的扩散系数(DO)和角旋转速率(ω)。或者当溶液最初只包含还原形式时，阳极极限电流(iLA)的方程可以写成
其中浓度和扩散系数项(CR 和 DR)指的是还原形式而不是氧化形式 2参考文献· Levich, V. G. Physicochemical hydrodynamics, 1st ed. Prentice-Hall: Englewood Cliffs, NJ, 1962.
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