Generateurs electrochimiques

Pierre Mayé
G ÉNÉRATEURS
ÉLECTROCHIMIQUES
Piles, accumulateurs
et piles à combustibles

Illustrations : © Raphaëlle Danet
© Dunod, Paris, 2010
ISBN 978-2-10-055564-2

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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
TABLE DES MATIÈRES
1 • Généralités 1
1.1 Introduction 1
1.2 Principes de base 4
1.3 Paramètres d’un générateur électrochimique 7
1.4 Influence du courant de décharge sur la capacité 11
2 • Thermochimie 15
2.1 Transformations et réactions chimiques 15
2.2 Fonctions d’état utilisées en thermochimie 17
2.3 Grandeurs molaires partielles 18
2.4 Grandeurs de réaction 18
2.5 Grandeurs standard de réaction 19
2.6 Grandeurs standard de formation 20
2.7 Calcul des grandeurs standard de réaction 21
3 • Électrochimie 25
3.1 Thermodynamique électrochimique 25
3.2 Chute de tension 30
4 • Alimentation des systèmes électroniques portables 35
4.1 Alimentations autonomes 35
4.2 Régulateurs linéaires 37
4.3 Régulateurs à découpage 40
4.4 Régulateurs à pompe de charges 42
5 • Piles au zinc 45
5.1 Pile Leclanché 45
5.2 Pile alcaline à l’oxyde de manganèse 52
5.3 Pile à l’oxyde de mercure 58
5.4 Pile à l’oxyde d’argent 61
5.5 Pile alcaline air-zinc 64

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6 • Piles au lithium 69
6.1 Présentation générale 69
6.2 Pile lithium-dioxyde de soufre 70
6.3 Pile lithium-dioxyde de manganèse 71
6.4 Pile lithium-dichlorure de thionyle 74
6.5 Pile lithium-iode 76
7 • Accumulateurs au plomb 79
7.1 Historique et évolution 79
7.2 Constitution 79
7.3 Réactions électrochimiques 79
7.4 Force électromotrice 84
7.5 Causes de défaillance 86
7.6 Entretien 87
7.7 Caractéristiques 88
7.8 Technologie 90
7.9 Applications 92
8 • Accumulateurs au nickel 93
8.1 Accumulateur nickel-cadmium 93
8.2 Accumulateur nickel-hydrure métallique 98
9 • Accumulateurs au lithium 103
9.1 Accumulateur aux ions lithium 103
9.2 Accumulateur lithium-polymère 106
10 • Charge des accumulateurs 109
10.1 Processus de charge 109
10.2 Chargeurs 112
11 • Notions générales sur les piles à combustible 119
11.1 Historique 119
11.2 Principe 120
11.3 Constitution 121
11.4 Applications 126
12 • Types de piles à combustible 129
12.1 Pile à combustible alcaline (AFC) 129
12.2 Pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) 131
12.3 Pile à combustible à acide phosphorique (PAFC) 133

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12.4 Pile à combustible à carbonate fondu (MCFC) 135
12.5 Pile à combustible à oxyde solide (SOFC) 137
12.6 Pile à combustible à utilisation directe de méthanol (DMFC) 138
12.7 Pile à combustible à utilisation directe d’éthanol (DEFC) 141
12.8 Pile à combustible à utilisation directe d’hydrazine (DHFC) 142
12.9 Pile à combustible à utilisation directe de borohydrure (DBFC) 144
13 • Modélisation des piles à combustible 147
13.1 Grandeurs standard de réaction 147
13.2 Force électromotrice 154
13.3 Tension 163
13.4 Puissance 165
13.5 Débit des réactifs 166
13.6 Rendement 168
14 • Combustibles 173
14.1 Propriétés générales du dihydrogène 173
14.2 Production du dihydrogène 174
14.3 Purification du dihydrogène 185
14.4 Stockage du dihydrogène 187
14.5 Autres combustibles 190
Lexique 193
Bibliographie 195