LC26 : Conversion réciproque d’énergie électrique en énergie chimique

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Prérequis :

• Thermodynamique de l’oxydo-réduction
• Cinétique de l’oxydo-réduction

Biblio

• Chimie PC Tout en un, De Boeck, chapitres 6 et 7. Page 270 pour le travail, 330 pour électrolyseyrs et accu
• Chimie PSI, Fosset tout en un, Chapitres 7 et 8

Intro

On cherche à convertir de l’énergie, pourquoi? Stocker de l’énergie électrique est difficile, et c’est ce qu’on utilise en génréral. Donc besoin de stocker de l’énergie, puis de l’utiliser donc la conversion est nécessaire dans les deux sens! Et bien vos téléphones fonctionnentgrace à une conversion chimique vers électrique (batterie au lithium). Aujourd’hui, on va étudier cette conversion. Commençons par un exemple simple de stockage : pile Daniell. Ceci est une pile et elle allume une LED (le faire). On va expliquer ce que l’on fait.

I Stockage de l’énergie : pile

1) Présentation de la pile

Qu’est ce qu’on a dans le bécher (slide), couples, demies piles, constante de réaction pour savoir qui est oxydé? E°(Cu2+/Cu)=0.34V. E°(Zn2+/Zn)=-0.76

2) Aspect thermo

Tension à vide, travail max possible.

3) Etude expérimentale de la pile

Animation : http://pccl.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/terminale_TS/daniell.htm

Prendre 0.1M de concentrations, en faire deux (voir LC07).

Tension à vide théorique, expérimentale, mettre une diode sur deux piles? Pertes? Résistance, mais aussi surtensions (voir p329 PC tout en un)… On peut tracer e(i) avec des résistances pour avoir la fem : U=fem-ri-surtensions… On obtient fem-surtensions avec le point de fonctionnement entre la résistance variable et la pile. En faisant varier la résistance variable, on fait varier le point de fonctionnement sur la caractéristique u(i) et donc on parcourt toute la droite caractéristique de la pile!

4) Aspect cinétique

Forcément, on parle de débiter un courant, il s’agit d’un problème cinétique aussi ! Lecture de tension à vide, puis en charge (pertes charge et surtensions) !

Si on peut la faire débiter, on peut sûrement la recharger, faire une électrolyse

II Evolution forcée d’un système : électrolyse

L’électrolyse peut être utile pour plusieurs choses : déjà, on peut recharger la pile

1) Electrolyse d’une pile et recharge

Exemple sur la pile Daniels, avec les courbes. Remarque : on forme Zn(s) sur l’électrode de zinc. On forme Zn(s)… Ca pourrait servir si on arrangeait le système autrement !

2) Electrozingage

Si on met fer et zinc avec solution Zn, que se passe-t-il? Electrozingage. Calcul de l’épaisseur? (Fosset p340). Ressources dans LC25 :) Calcul de rendement !

Protocole Daniell : Lien du PDF

Slides : Lien du PDF

pptx : slides.pptx