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Libres Savoirs >> Chimie >> Chimie inorganique
Responsable :

Frédéric Kanoufi
  


Centre de Recherche

Niveau : 3e année

Langue du cours : Anglais

Période : option chimie

Nombre d'heures : 14

Crédits ECTS : 1,5
ELC Electrochimie
Ressources Pédagogiques :
Cours : 9 h - Travaux dirigés : 5 h

Objectifs

L'électrochimie est au coeur de questions sociétales, comme les énergies nouvelles (pour la production et le stockage d'énergie électrique à partir de réactions chimiques), les nanosciences, la catalyse, la biologie.
Elle permet de mesurer et gouverner les réactions de transferts de charges en faisant appel à des concepts variés parmi lesquels la thermodynamique, la cinétique, les processus de transport, l'électricité...
Au cours de ce module, en partant d'applications et de problématiques de recherches actuelles, les étudiants acquerront les bases théoriques et le savoir-faire leur permettant d'appréhender toute question ayant trait à l'électrochimie.

Acquis :

  • Savoir appliquer l'équation de Nernst pour les systèmes électrochimiques et décrire la difference entre un système à l’équilibre et un système traversé par du courant électrique.
  • Savoir définir les notions de surtension et de courant d’échange. Lire et comprendre un diagramme de Tafel.
  • Savoir prédire l’allure de la courbe intensité-potentiel dans le cas de processus électrochimiques controlés par la cinétique du transfert de charge ou par le transport de matière. Décrire la courbe i-E dans différents cas de transport de matière.
  • Comprendre les modifications d'allure de courbe i-E pour des mécanismes réactionnels simples, en particulier des réactions de catalyse hétérogène ou homogène.
  • Expliquer l'importance des microelectrodes en électrochimie analytique ou pour l'imagerie électrochimique.
  • Expliquer le fonctionnement et les propriétés de fonctionnement (charge, f.e.m., puissance, énergie) des batteries et des piles à combustible.


Contenu


  • Rappels sur rédox et approche simplifiée de la courbe intensité-potentiel
  • Stockage d'énergie : charge (loi de Faraday) ; force électromotrice (équation de Nernst) ; puissance vs énergie (diagramme de Ragone) ; application à l'étude des batteries, composition et prédiction de fonctionnement.
  • Conversion d'énergie chimique en énergie électrique : cinétique électrochimique (Butler-Volmer, Marcus) et allure des courbes i-E ; courant d'échange (Représentation de Tafel) ; application aux (bio)piles à combustible, à l'électrocatalyse ; application à la corrosion ; supercondensateurs électrochimiques (couche double électrochimique) ;
  • Electrochimie moléculaire et mécanismes réactionnels. Transport vs réaction (diffusion), formalisme et allures des courbes i-E ; mécanismes réactionnels (comment estimer la cinétique du transfert d'électron, de réaction chimiques, catalytiques partir des courbes i-E).
  • Tendances actuelles en électrochimie analytique. Apport des micro/nanoélectrodes ; capteurs ampérométriques basés sur des réactions catalytiques; sondes locales et imageries électrochimiques
  • Analogie électrique : l'impédance électrochimique.

Travaux dirigés

Fonctionnement de la batterie au plomb. Corrosion. Catalyse électrochimique de la réduction du CO2. Réactivité d'une cellule vivante par microscopie électrochimique

Niveau requis : l’équation de Nernst pour les systèmes rédox ; cinétique chimique ; concepts généraux de chimie analytique, de physicochimie ; mathématiques et physique du transport de matière (diffusion, equations différentielles).

Modalités d'évaluation : 1 TD au choix à rendre. Examen écrit (1h à 1h30).

Dernière mise à jour : mardi 30 mai 2017

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