Exposé présenté par Mohamed Ould Almamy Sakho GENERALITES SUR LES PILES ELECROCHIMIQUES REVERSIBLES

 PROPRETES DES PILES REVERSIBLES      PLAN  I- CONSTITUTION D’UNE PILE ÉLECTROCHIMIQUE RÉVERSIBLE  ENTHALPIE LIBRE       PROPRETES DES PILES REVERSIBLES    NATURES DES ELECTRODES  LES REACTIONS AUX ELECTRODES  LES CONVENTIONS DE NOTATION      RAPPELS THEORIQUES  POTENTIELS D’EQUILIBRE  CINETIQUEDES REACTIONS ELECTROCHIMIQUES II- LES ACCUMULATEURS PHOTOVOLTAIQUES          DÉFINITION D’UN ACCUMULATEUR         PRINCIPAUX ACCUMULATEURS  CARACTÉRISTIQUES DES ACCUMULATEURS  GÉNÉRALITÉS SUR LES ACCUMULATEURS AU PLOMB

 PROFONDEUR DE DECHARGE III- DÉFINITION DE QUELQUES TERMES UTILISÉS  CAPACITÉ   RÉGIME DE DÉCHARGE   PROFONDEUR DE DECHARGE  RESISTANCE INTERNE Ri  ÉTAT DE DÉCHARGE D’UN ACCUMULATEUR  PROCESSUS DE CHARGE DE L’ACCUMULATEUR  DÉFINITION DU NIVEAU DE CHARGE D’UN ACCUMULATEUR EN CHARGE .

ΔGP,T = W ΔGP,T = - Z FE = - 96487 ZE(j) I- CONSTITUTION D’UNE PILE ÉLECTROCHIMIQUE RÉVERSIBLE  ENTHALPIE LIBRE 1 ΔGP,T = W ΔGP,T = - Z FE = - 96487 ZE(j)  PROPRIETES DES PILES REVERSIBLES Impose une sélection de constituants: Choix des électrodes, électrolytes. Expériences avec différentes piles. F.E.M. constante. d.d.p. > F.E.M.  NATURES DES ELECTRODES Une électrode peut être de nature diverse: Métal / ses ions: exemple Cu / Cu2+ ; SO42- Gaz /ses ions: (intermédiaire) électrode inerte exemple: H2 /Pt H+.

Métal / son sel insoluble // solution à anion commun Métal / son sel insoluble // solution à anion commun. Exemple: Ag(s) / AgCl(s) // NaCl Une solution (Fe2+ / Fe3+)  LES REACTIONS AUX ELECTRODES État réduit  État oxydé +Ze : Oxydation État oxydé +Ze  État réduit : Réduction  LES CONVENTIONS DE NOTATION v    Le signe de la F.E.M v   Le Type d’électrode utilisée v   La nature d’électrode v  La réaction chimique mise en jeu - Pt H2 (1 atm) / Hcl (0,5 m) / Ag cl(S) / Ag + 2

aA + ne  c. C Bb  ne + d.D  RAPPELS THEORIQUES Phénomènes de transport . La Migration: 3 . La Diffusion 4 . La convection  5 Potentiels d’équilibre 6 aA + ne  c. C Bb  ne + d.D 7

ΔGi = ΔG0i + RT ln a(i) : concentration des espèces # La réaction globale s’écrit : aA + bB  cC + Dd 8 La variation de l’énergie libre standard est : ΔG0 = cΔG0C + dΔG0D – aΔG0A – bΔG0B = -n FE0 9 ΔGi = ΔG0i + RT ln a(i) : concentration des espèces # 10 La F.E.M est alors donnée par la formule de NERST 11 a(i) : Activité de l’espèce (i) R: Constante des gaz parfaits (J.K-1.mol-1 ) T : Température (K) F : Faraday n : Nombre d’électrons échangés dans la réaction :

Cinétique des réactions électrochimiques D’une manière générale la réaction de transfert de change s’écrit : 12 13 14 Ia = nF A k1 [R]el Ic = -nFA k2[0]el 15 16

Le courant total vaut alors : I = Ie + Ic 17 18 19 I0 = nF Ak0 [R](1-α).[0]α 20 21

22 23 J0,R : densité de flux de matière sous forme oxydée, réduite (mol. m-2. S-1) J > 0 : pour l’espèce produite à l’électrode. J< 0 : pour l’espèce consommée à l’électrode. D0,R : coefficient de diffusion ; δ : épaisseur théorique de la couche de diffusion.

A une oxydation, 24 A une réduction 25 Pour une oxydation : 26

Pour une réduction  27 28 Pour les faibles valeurs de surtension, on a après développement au premier ordre 29

Pour les fortes valeurs de surtension, une exponentielle devient négligeable et l’on a : 30 * Si E<< Eeq : * Si E>> Eeq : 31

 DÉFINITION D’UN ACCUMULATEUR II- LES ACCUMULATEURS PHOTOVOLTAIQUES  DÉFINITION D’UN ACCUMULATEUR  PRINCIPAUX ACCUMULATEURS . Accumulateurs au plombs : . Accumulateurs Alcalins: Fer-Nickel , radium –Nickel . Accumulateurs Argent –Zinc 

 GÉNÉRALITÉS SUR LES ACCUMULATEURS AU PLOMB Composition d’un accumulateur au plomb-acide: v    L’électrode positive v    L’électrode négative v    L’électrolyte v    Les séparateurs 2H+ S042- Convention d’écriture d’une cellule plomb-acide -PB/ H2SO4 /PBO2 + 32

Réactions chimiques aux électrodes en fonctionnement des Accumulateurs. Réactions chimiques au cours de la décharge. v    Réaction au voisinage de l’anode PbO2 + H2SO4+(2H+) +2e  PbSO4+2H2O v    Réaction au voisinage de la cathode Pb +SO42-  PbSO4+2e 33 34 v    Réaction Globale de décharge PbS04 + 2H2 S04 + Pb  2Pb S04 + 2H2 0 35 Particularités des accumulateurs au Plomb Décharge: Phénomène de stratification Charge: Phénomène de gassing

PENDANT L’AUTODÉCHARGE .Le plomb des électrodes réagit avec l’acide: Pb+ H2SO4--->PbS04+ H2 36 L’antimoine des plaques provoque aussi l’autodécharge suivant la réaction 5PbO2 + 2Sb + 6H2SO4 ----------> (SbO2)2 SO4 + 5PbSO4 + 6H2O 37   Réaction due à la présence d’oxygène dégage à la plaque positive provocant la sulfatation de la plaque négative : Pb + 1/202 +H2 S04 →PbS04+ H2 0 38 Lorsque la couche positive devient épaisse, elle participe à l’autodécharge Pb02 + Pb + H2 S04→ 2PbS04 + 2H20 39 Tous ces phénomènes contribuent à diminuer le rendement de l’accumulateur.

III- DÉFINITION DE QUELQUES TERMES UTILISÉS  CAPACITÉ  v    La diffusion de l’électrolyte à travers les pores. v    La température v    La concentration de l’acide v    Le courant de décharge Ce pendant deux phénomènes sont à l’origine de la chute de capacité : v    La formation sur les électrodes d’une couche non active de sulfate de plomb v    L’obstruction des pores par dépôt de gros cristaux de sulfate de plomb.

Exemple: C10=3250 ah------------->1.8 V 40  RÉGIME DE DÉCHARGE : 41  PROFONDEUR DE DECHARGE 42

 RESISTANCE INTERNE Ri  ÉTAT DE CHARGE D’UN ACCUMULATEUR 43  PROCESSUS DE CHARGE DE L’ACCUMULATEUR 44 Définition du niveau de charge d’un accumulateur en charge 45 nco : Niveau de charge à l’état initial

MERCI DE VOTRE ATTENTION !!!