BFH-TI technique automobile 14. Elément galvanique figure 1: Essai: Une tôle en cuivre et une tôle en aluminium plongées dans l'eau du robinet produisent une tension d'environ 0,5 V. Deux métaux différents dans un électrolyte produisent une tension élément galvanique. Les éléments galvaniques transforment l'énergie chimique en énergie électrique. Ils se composent de deux métaux différents et d'un ou deux électrolytes. La tension de source dépend de la matière des électrodes et de l'électrolyte. Ils s'agit des réactions de redox exothermes, cela signifie qu'ils se déroulent sans autre et qu'ils produisent de l'énergie. Ces réactions sont provoquées par les potentiels normaux différents des métaux. Le tableau de ces valeurs est connu sous différentes formes. Ce tableau [1] indique des valeurs sous des conditions précises. En vérité il y a plusieurs facteurs qui influencent le comportement des combinaisons possibles. L'oxydation produit, par exemple, une couche qui s'enlève de la plaque ou qui colle à l'électrode. Dans le premier cas l'électrode diminue (perte de l'électrolyte). Dans le deuxième cas, la conductivité est souvent réduite et il y a un deuxième élément galvanique. La tension produite par le deuxième élément s'appelle tension de polarisation. Elle réduit la tension de source de l'élément. On constate que la production d'énergie chimique est plus difficile qu'on pourrait admettre à première vue. figure 2: Potentiels normaux des métaux Karl Meier-Engel Batterie; Elément galvanique 14-1 BFH-TI technique automobile La pile Leclanché [2] La pile Leclanché est probablement la plus connue des cellules primaires anode (Moins): cathode (Plus): et dépolarisant électrolyte: tension à vide: zinc bioxide de manganèse MnO2 chlorure d'ammonium NH4Cl 1,5 V Le gobelet en zinc s'oxyde (oxydation = débit des électrons), perd des ions positifs (Zn2+) à l'électrolyte et devient négatif. Les ions positifs d'hydrogène (H+) de l'électrolyte se déplacent vers la cathode, déposent la charge électrique et sont réduits (réduction = absorption des électrons). L'hydrogène réagit avec le bioxide de manganèse. Le bâton central en charbon fonctionne comme conducteur électrique. figure 3: Constitution de l’élément Leclanché figure 4: Caractéristiques de décharge Karl Meier-Engel Batterie; Elément galvanique 14-2 BFH-TI technique automobile Batterie zinc/air [3] Une batterie primaire se composant des éléments zinc et air est soumise à un essai dans les voitures électriques en Allemagne. Cette batterie a une densité d'énergie de 180 Wh/kg. Une caractéristique spéciale de cette batterie est le fait qu'un élément de réaction est l'air. La poste allemande examine l'utilisation de cette batterie. Après la décharge, il faut remplacer la batterie. Ensuite le zinc usé doit être régénéré dans une installation centrale. La corrosion électrochimique Lorsque deux métaux différents se touchant sont plongés dans un électrolyte (eau) il se forme un élément galvanique. Comme le circuit de courant est fermé, le métal le moins noble se dissous alors que l'autre réduit l'eau en hydrogène et en ions d'hydrate. A cause de cette réaction chimique on est obligé d'utiliser des tôles zinguées pour les parties critiques de l'automobile. Parce que le zinc est moins noble que le fer, il se dissous en cas de blessures de la couche de protection. Dans les cas difficiles on utilise aussi des bâtons en magnésium comme électrode à dissoudre. Bibliographie [1] [2] [3] BOSCH: Mémento de Technologie Automobile, Delta Press France, ISBN 2-86944-020-0 Europa-Lehrmittel Nr. 30138: Fachkunde Elektrotechnik 29. Isata Conference: Electric Fuel Limited, Israel, Status of programs using the electric fuel zinc-air battery system, Florence 1996 Karl Meier-Engel Batterie; Elément galvanique 14-3