Maxwell-Stefan diffusion er en model til at beskrive diffusion i flerkomponentsystemer. Ligningerne, der beskriver disse transportprocesser er blevet udviklet uafhængigt og parallelt af James Clerk Maxwell for fortyndede gasser og Josef Stefan for væsker. Maxwell-Stefan ligning er

• ∇: vektor forskellen operatør
• χ: molbrøk
• μ: Kemisk potentiale
• a: Aktivitet
• I, J: Indexes for komponent i og j
• n: Antal komponenter
• : Maxwell-Stefan-diffusionskoefficient
• : Diffusion hastighed bestanddel i
• : Molære koncentration af bestanddel i
• c: Total molære koncentration
• : Flux bestanddel i

Ligningen antager steady state, der er fraværet af hastighedsgradienter.

Den grundlæggende antagelse af teori er, at en afvigelse fra ligevægt mellem den molekylære friktion og termodynamiske interaktioner fører til diffusion flux. Den molekylære friktion mellem to komponenter er proportional med deres forskel i hastighed og deres molfraktioner. I det enkleste tilfælde, gradienten af ​​kemisk potentiale er den drivende kraft diffusion. For komplekse systemer, såsom elektrolytiske løsninger og andre bilister, såsom en trykgradient, skal ligningen udvides til at omfatte yderligere vilkår for interaktioner.

En væsentlig ulempe ved Maxwell-Stefan teori er, at diffusionskoefficienter, med undtagelse af diffusion af fortyndede gasser, ikke svarer til Ficks diffusionskoefficienter og er derfor ikke tabuleret. Kun diffusionskoefficienter for binære og ternære tilfælde kan bestemmes med en rimelig indsats. I et multikomponentsystem, et sæt tilnærmelsesvis formler eksisterer for at forudsige Maxwell-Stefan-diffusionskoefficient.

Maxwell-Stefan teori er mere omfattende end den "klassiske" Ficks diffusion teori, da førstnævnte ikke udelukker muligheden for negative diffusionskoefficienter. Det er muligt at udlede Ficks teori fra Maxwell-Stefan teori.