Présentation
Auteur(s)
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Jean-Claude CATONNÉ : Docteur Ingénieur - Docteur ès Sciences Physiques - Sous-Directeur du Laboratoire d’Électrochimie industrielle,Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’électrochimie appliquée est une technique qui consiste à utiliser de l’énergie électrique pour produire de l’énergie chimique et réciproquement.
Elle est utilisée tant en production qu’en analyse.
Directement ou non, les applications de l’électrochimie débouchent dans de nombreux domaines de l’industrie. Cette spécialité rassemble donc un large éventail d’ingénieurs et de techniciens confrontés aux problèmes les plus divers.
En dehors du secteur analytique, on définit habituellement quatre autres secteurs d’application de l’électrochimie.
— L’électrochimie préparative (minérale, organique, etc.), qui débouche en particulier sur les concepts modernes du génie des procédés (génie chimique, électrochimique, ingénierie, etc.).
— L’électrochimie des générateurs (accumulateurs, piles rechargeables ou non, supercondensateurs, etc.).
— L’électrochimie de la corrosion et de l’anticorrosion (le traitement de surface des matériaux métalliques est probablement le secteur le plus marqué par l’ampleur des évolutions depuis ces dix dernières années).
— La bioélectrochimie, à laquelle on peut aussi rattacher les méthodes électrophorétiques de séparation.
Si tous ces secteurs ont l’électrochimie pour dénominateur commun, l’origine des ingénieurs et des techniciens qui les occupent est toutefois fort diversifiée. Certains sont proches de la mécanique et de l’électricité. D’autres, au contraire, sont plus sensibles à son aspect chimique.
Tous rencontrent cependant la même difficulté pour résoudre les problèmes : souvent, en effet, la démarche qu’ils ont à entreprendre doit s’étendre bien au-delà des frontières arbitraires du secteur qui les concerne.
Pour être complète, cette démarche doit être phénoménologique, mais aussi quantitative, selon que l’on veut aboutir à un calcul exact ou à un ordre de grandeur. Pour cela, l’ingénieur doit disposer d’au moins deux outils complémentaires : l’expression des lois ou des règles de calcul et la valeur des constantes ou des grandeurs caractéristiques qui leur sont attachées.
L’objet de la rubrique Constantes d’électrochimie appliquée est non seulement de fournir les moyens d’exploitation de ces lois et de ces règles, mais aussi de regrouper, dans un même recueil, les constantes et les grandeurs caractéristiques qui s’y rattachent.
Pour plus de détails, le lecteur pourra se reporter aux articles de la rubrique Électrochimie du traité Génie des Procédés.
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- Version courante de mai 2010 par André DARCHEN
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Conclusion2. Tension aux bornes d’une cellule électrochimique
Dans la pratique, il faut augmenter I autant que possible et s’efforcer de maximaliser le rendement faradique R F de l’opération.
Si le rendement faradique n’est pas unitaire, il y a lieu de corriger la relation [1] en multipliant l’expression par R F :
Pour augmenter l’intensité, on peut augmenter la tension aux bornes [2]. Toutefois, il est nécessaire de savoir maîtriser le comportement dynamique de la cellule d’électrolyse, en particulier pour ne pas affecter la valeur du rendement faradique ; ce que l’on parvient à faire, si l’on adopte une démarche électrochimique judicieuse.
Cette démarche consiste tout d’abord à remarquer, qu’en vertu de la relation [1], il suffirait d’augmenter la valeur de V pour augmenter celle de Um .
Or, V et I sont liés selon la relation [2]. Par conséquent, il existe une valeur critique de V, à partir de laquelle le rendement faradique, supposé unitaire au départ, deviendra inférieur à 100 %.
Continuer à augmenter V dans ces conditions reviendrait à diminuer davantage R F :
avec :
- (E +, E – )eq :
- potentiels...
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