Stocker l’énergie à l’aide d’un système électrochimique

Principe d’une pile

Une pile est un générateur d’énergie électrique, qui puise sa source dans l’énergie chimique. Cette énergie chimique se libère lors de réactions d’oxydoréduction entre réactifs dont les pouvoirs oxydants diffèrent : il y a échange spontané d’électrons et un courant électrique continu est généré. Lorsque la pile est déchargée, elle devient inutilisable et doit être recyclée.

Schéma de fonctionnement :

Chaque bécher contient les deux espèces d'un couple oxydant/réducteur. Dans cet exemple, nous avons :

$\rm Zn(s) \rightarrow Zn2+(aq) + 2 e^-$ (bécher gris)

$\rm Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$ (bécher bleu)

L’équation de réaction résultante est donc : $\rm Cu^{2+}_{(aq)} + Zn_{(s)} \rightarrow Cu_{(s)} + Zn^{2+}_{(aq)}$

Principe d’un accumulateur

C’est en partie le même que celui d’une pile, à la différence près que lorsqu’il est déchargé, il peut être rechargé par électrolyse.

Ainsi, un accumulateur présente deux modes de fonctionnement :

• En pile, lors de sa décharge spontanée ;
• En électrolyse, lors de sa recharge imposée.

Schéma de fonctionnement :

Caractéristiques d’un accumulateur :

La charge électrique (ou capacité) Q est la quantité d’électricité emmagasinée par l’accumulateur.

Elle se mesure en Ah ou mAh, en multipliant un courant constant I par le temps de charge/décharge t.

Cette capacité diminue au fur et à mesure de la vie de l’accumulateur.

L’énergie stockée dans la batterie E est égale à sa charge électrique Q multipliée par la tension moyenne U sous laquelle cette charge est déchargée.

La capacité maximum C d’une batterie est donnée par le constructeur. Nous avons donc :

• $\rm Q=I \times t$
• $\rm E=Q \times U$

Comment recharger un accumulateur ?

Pour recharger un accumulateur, il faut imposer à ses bornes une tension légèrement supérieure à sa tension de fonctionnement lorsqu’il fonctionne en pile. Le courant de recharge doit être continu et non alternatif.