14. Piles et oxydoréduction

 

 

           Les piles et accumulateurs électrochimiques sont largement employés pour des utilisations nomades. Ils nous permettent de stocker de l’énergie afin de la restituer ultérieurement.

           Leurs capacités sont cependant limités : ainsi, les voitures électriques ont-elles une autonomie encore toute relative…

 

 

A- Stockage et conversion de l’énergie chimique

 

1. Présentation du problème

           L’énergie électrique utilisée depuis plusieurs siècles provient des centrales thermiques. Celles-ci fournissent l’énergie à partir de la combustion de combustibles (pétrole, charbon, gaz…). L’énergie libérée par la combustion est convertie en énergie électrique et du CO₂ et de l’eau sont formés (Voir TP 21). Mais les réserves fossiles s’épuisent. Les scientifiques cherchent à créer de nouvelles sources d’énergie renouvelables moins polluantes (voir chap. 13).

 

Une solution : le stockage de l’énergie sous forme chimique.

                     Les piles et les accumulateurs servent à stocker de l’énergie sous forme chimique. Ce sont des générateurs électrochimiques : ils sont le siège de transformations chimiques qui fournissent de l’énergie électrique à un circuit extérieur. Une autre partie de l’énergie est dissipée sous forme thermique.

 

 

2. Différents types

Les piles classiques

           Lors de la transformation chimique, les réactifs de la pile sont consommés : la pile débite. Lorsqu’un des réactifs a été consommé, la pile est dite usée. Les piles salines oui alcalines fonctionnent sur ce principe.

     

Pile saline Zinc-Carbone                                       Pile alcaline Zinc-Dioxyde de manganèse

 

Les piles à combustible

           Le principe de fonctionnement des piles à combustible est le même que celui des piles classiques. L’apport des réactifs (dihydrogène et dioxygène) s’effectue en continu. Comme les réactifs ne sont pas stockés dans la pile celle-ci est plus petite et plus légère que les piles classiques.

Les accumulateurs

           Ce sont des piles rechargeables pour lesquelles il est possible de reformer les réactifs de la réaction chimique ayant lieu dans la pile. Attention, les piles classiques ne sont pas rechargeables. Les batteries sont des associations d’accumulateurs.