Pile

Pile

Unepile est ungénérateur électrochimique (conversion d'énergie chimique en énergie électrique) dans lequel se déroule une réaction d'oxydoréduction entre deux couples redox. Il est constitué de deux parties (appelées demi-piles), reliées par unpont salin, comportant chacune un conducteur métallique (appelésélectrode) en contact en milieu ionique (conducteur) appelés électrolyte. L'un des électrodes est la borne $\oplus$ et l'autre la borne $\ominus$.

Schéma de fonctionnement

Fonctionnement d'une pile

• À l‘intérieur de la pile, le passage du courant électrique est assuré par desions (porteurs de charges) : les cations se déplacent dans le sens du courant (vers la borne $\oplus$) et les anions se déplacent en sens inverse (vers la borne $\ominus$).
• À l‘extérieur de la pile, le passage du courant électrique est assuré par des électrons (porteurs de charges) : ils se déplacent de la borne $\ominus$ vers la borne $\oplus$ (sens inverse du sens conventionnel du courant).
• Lepont salin assure la continuité électrique et la neutralité électrique entre les deux demi-piles.

Réactions aux électrodes

Les réactions aux électrodes se déduisent du sens de déplacement des électrons :

• Au pôle négatif de la pile,des électrons sont libérés selon la libertés selon la demi-réaction suivante (oxydation) :
  $\color{black}{\bf Red_2 \leftrightarrows Ox_2 + n_2~e^-}$
  (Le métal est consommé et des ions métalliques sont formés)
• Au pôle positifde la pile, lesélectronsqui arrivent sont captés selon la demi-réaction suivante (réduction) :
  $\color{black}{\bf Ox_1 + n_1~e \leftrightarrows Red_1}$
  (Des ions métalliques sont consommés et des atomes métalliques sont formés)

Capacité d'une pile

Une pile, débitant un courant d'intensitéconstante $\rm I$ pendant une durée $\rm \Delta t$, fait circuler une quantité d'électricité :

$\bf \color{limegreen}{Q_{\color{red}{(C)}} = I_{\color{red}{(A)}} \times \Delta t_{\color{red}{(s)}}}$

La capacité d'une pile est la quantité d'électricité maximale qu'elle peut fournir.

La quantité d'électricté $\rm Q$ mise en jeu au cours du fonctionnement d'un générateur électrochimique est égale à la valeur absolue de la charge totale des électrons échangés.

$\color{limegreen}{\rm Q_{(C)} =n(e^-)_{(mol)} \times N_{A(mol^{-1})} \times e_{(C)}}$

$\rm n(e^-)$ : Quantité d'électrons échangée $\rm (mol)$.
$\rm N_A$ : Constante d'Avogadro $\rm mol^{-1}$
$\rm e$ : Charge élémentaire $\rm = 1,60 \times 10^{-19}C$

Or, $\rm F$ constante de Faraday : $\rm \color{black}{F = N_{A{\color{red}{(mol^{-1})}}} \times e_{\color{red}{(C)}}}$.

Donc $\rm \color{limegreen}{Q_{(C)} = n(e^-)_{(mol)}\times F_{(C.mol^{-1})}}$