Soutenance mémoire
Le développement industriel a connu un essor tel que de nos jours les sources actuelles d’énergie semblent insuffisantes pour subvenir aux besoins énergétiques du monde. La principale source d’énergie tant exploitée jusqu’à présent est le pétrole menace de s’épuiser dans un proche avenir .A cela s’ajoutent les coûts élevés de son utilisation lies au dictat économique des pays producteurs et des grandes multinationales. Le souci permanent du chercheur a été de trouver des sources d’énergie pouvant conserver cette énergie pendant une longue durée et de manière tout à fait autonome notamment dans certains domaines comme celui des télécommunications, dans le système industriel, la traction électrique.
Les recherches effectuées ces dernières années dans le domaine énergétique tiennent comptes de nouveaux facteurs d’appréciations tels que le caractère non polluant et la garantie d’un approvisionnement durable des sources d’énergies. Ceci étant, la recherche portant sur les polymères organiques devient logique et opportune surtout en électrochimie. Certes, l’énergie solaire semble être notre plus grande source énergétique répondant à ces critères, mais le couplage de l’énergie solaire avec une batterie devrait être encore totalement intégrée dans le processus de développement du système de stockages. Tous ces facteurs expliquent l’orientation vers les systèmes de conversion et de stockage de l’énergie électrique dans les générateurs électrochimiques. Les investigations en électrochimie ont permis de mettre au point des systèmes d’accumulation et de conservations d’énergie (chimique ou électrique) ; système communément appelé cellules galvaniques constituées de deux électrodes séparées par un milieu électrolytique, dont le principe est basé sur la transformation de l’énergie chimique en énergie électrique.
Etudes des Propriétés physiques des électrodes
préparation de polypyrrole
La synthèse chimique
On dissout dans une fiole de 100ml contenant de l’eau distillée, une masse de 24,78g de Fe(Cl04)3 , jusqu’à dissolution complète, dans l’autre fiole de 100ml ou se trouve 2,21 ml soit 2 microlitres de pyrrole d’une proportion de 0,3M après avoir complété avec de l’eau distillée jusqu’à 100ml ;procède décrit par Mermilliod et al [11] . Un montage qui nécessite un ballon à fond rond, un agitateur magnétique, un barreau magnétique, une ampoule à décanter, des morceaux de glace et un couvercle dans laquelle se trouve le ballon à fond rond contenant le Polypyrrole (PPY) et le milieu réactionnel est maintenu à froid tout au long de la manipulation. Le montage une fois fait, on laisse tomber gouttes à gouttes l’oxydant ,après quatre heures d’agitation des précipités noir formé longuement, puis essoré et lavé successivement à l’eau. On obtient enfin un produit noir sous forme de poudre très fine (PPy). Le Poly pyrrole ainsi synthétisé sera utilisé dans la préparation des électrodes de 100mg de masse théorique.
Constitution des électrodes
Nous avons prépare des pastilles de différentes proportions en vue de l’optimisation des propriétés physiques. Ainsi des pastilles de 100mg, constituées de la matière active(PPy),du graphite qui est un conducteur électronique,et du téflon en faible proportion (2%de la masse totale, soit 2mg) destinée à améliorer la tenue mécanique du système . Nous avons utilisé des échantillons dont le pourcentage de matière active varie entre 0 et 50%.
Les quantités convenables des constituants de la pastille sont mélangées et homogénéisées au mortier, puis introduit dans un moule, la pression de pastillage est fixée arbitrairement à 2t/cm2. Les constituants des électrodes sont pesés à des proportions variables et homogénéisées dans un mortier avant d’être pressés sous forme de pastilles cylindriques de faible épaisseur dans un moule de type Beckmann pendant quelque temps .
Influence des paramètres de constitution
Les paramètres de constitutions des électrodes peuvent modifier de façon importante l’apport des électrons au sein de mélange réactionnel. Ils peuvent donc influer sur la conductivité et la capacité de rétention électrolyte (ou porosité) et de même sur les propriétés énergétiques des électrodes.
Le déroulement correct des différents processus est conditionné par l’apport des électrons au sein de la masse de l’électrode .une conductivité relativement élevée est donc nécessaire pour assurer une diffusion de ces particules au voisinage des particules actives. Une bonne homogénéisation du mélange est très souhaitable pour améliorer la conductivité électronique et ionique des matières actives. La pression de pastillage confère aux électrodes leur compacité et leur forme, peut modifier les contacts inter granulaires d’où une modification conséquente de l’imprégnation électrolytique.
Propriétés physiques des électrodes
L’étude des propriétés physiques des électrodes consiste à optimiser les paramètres de constitution qui ont une influence sur les caractéristiques énergétiques, qui peuvent modifier sensiblement l’apport des électrons et de protons au sein du milieu réactionnel. Il est donc nécessaire de pouvoir caractériser les électrodes préparées par leur aptitude à assurer cet apport au voisinage de la matière active. Nous ne nous sommes pas spécialement intéressé à la mobilité électronique mais aussi d’obtenir des indications globales, comparables d’un échantillon à l’autre et aisément mesurables. Les mesures de conductivité électronique ont été effectuées avant imprégnation et après imprégnations dans un électrolyte ou la capacité de rétention électrolytique, dans un matériau et la conductivité ionique ne peut être assurée que par la circulation de l’électrolyte par les pores.
Mesure de la conductivité électronique
Notre but a été, d’étudier l’influence de quelques paramètres de constitution sur la conductivité des électrodes .ces derniers sont la pression de pastillage, le pourcentage des matières avant leur conditionnement dans la solution électrolytique de NaClO4. Leur conduction est donc uniquement électronique .
Etude de la conductivité
Différent type de conductivité
Pour une électrode de générateur électrochimique donnée, la conductivité totale (λt) est la somme de deux termes [12,13 ] La conductivité électronique (λe) et la conductivité ionique (λi).
λt= λi + λe
λt conductivité totale
λi conductivité ionique
λe conductivité électronique .
Avant imprégnation de l’échantillon, on ne note pas de circulation d’ions ; ainsi la conductivité ionique est nulle et l’on définit ici la conductivité électronique qui devient la conductivité totale.
λt=λe
Le principe général des mesures consiste à appliquer une tension « U »aux bornes d’un échantillon et à mesurer l’intensité « I » qui la traverse la résistance de l’électrode peut être déterminée en courant alternative. A partir de la tension et l’intensité du courant nous pouvons calculer la résistance « R » par la relation :
R=U/I.
Influence du pourcentage de matière active
Plus la proportion de la matière active est élevée, plus la capacité énergétique de l’électrode devrait être plus grande. Mais compte tenu de la faible conductivité de la matière active, une augmentation de sa proportion entraînerait une insuffisance dans la propagation des transformations électrochimiques due à un apport électrolytique faible. Les mesures de conductivité ont été faites en faisant varier le pourcentage de matière active de 0 à 50% nous constatons que la conductivité électronique décrois avec le pourcentage de matière active Ce qui est concordance avec les résultats déjà obtenus avec d’autres électrodes à base de matière active organique .
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I : Etude des propriétés physiques des électrodes
A- préparation de polypyrrole
-1- la synthèse chimique
-2- constitution des électrodes
-3- influence des paramètres
B- propriétés physiques des électrodes
-1- mesure de la conductivité électronique
-2- étude de la conductivité
– a- différent type de conductivité
-b- influence du pourcentage de matière active
C- capacité de rétention électrolytique
-1- la morphologique
– 2- généralité
-3- méthode expérimentale de la mesure
D -préparation de l’électrode de travail
-1- description de l’électrode de travail
Chapitre ІІ : Etude des propriétés énergétiques et électrochimiques Des électrodes
Généralité sur les méthodes expérimentales
A- dispositif expérimental
B- caractéristiques énergétiques des électrodes
-1- détermination de la réversibilité apparente
-2- capacité faradique
D- études des propriétés énergétiques et électrochimiques des électrodes
-1-la voltammetrie
-2- la chronopotentiometrie
-a- mesure des capacités apparentes
-b- influence du pourcentage de matière active Sur la capacité décharge
E- étude de la reproductibilité des performances Des électrodes
CONCLUSION
