Les piles électriques, les accumulateurs et les piles à combustible appartiennent à la famille des générateurs électrochimiques. Ils possèdent tous la propriété de fournir l'électricité à partir de deux réactions électrochimiques réalisées sur deux électrodes baignant dans un électrolyte. D'une façon générale, sur l'une des électrodes, appelée cathode, un oxydant est réduit grâce à un apport d'électrons de l'électrode tandis que simultanément sur l'autre électrode, l'anode, un réducteur est oxydé en y libérant des électrons. La valeur de chaque potentiel d'électrode est donnée par la loi de Nernst.
Les piles électriques, désignées également sous le nom de piles, ou générateurs primaires, déchargent leur énergie électrique sans avoir la possibilité de revenir à leur état initial. Elles diffèrent sur ce point des accumulateurs ou générateurs secondaires qui peuvent, après décharge, subir les réactions inverses si on leur fournit de l'extérieur de l'énergie électrique.
Les piles à combustible se distinguent des piles précédentes en ne nécessitant aucune recharge, sinon un apport permanent de réactifs aux électrodes : combustible à l'anode, comburant à la cathode.
1. Les piles sèches
Les piles primaires utilisent la transformation irréversible de l'énergie chimique en énergie électrique, ce qui revient à dire qu'un système stable dans un état A subit une transformation en un état stable B, de plus faible énergie potentielle, lorsque les deux pôles de la pile sont reliés par un conducteur.
La figure montre le schéma de principe du fonctionnement d'une pile classique au bioxyde de manganèse. Elle comprend, comme partie active, du zinc et du bioxyde de manganèse. Lors du fonctionnement, chaque atome de zinc libère 2 électrons et passe en solution sous forme ionisée de valence + 2. Ces électrons sont captés par le bioxyde de manganèse (dans lequel le manganèse est à la valence + 4), qui se transforme en oxyde de Mn3+. Donc, pour une molécule de bioxyde de manganèse, on utilise une […]
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