Accumulateurs
Mettre en place un accumulateur simple et montrer qu’il est possible de stocker de l’énergie sous forme d’énergie chimique.
Les fondements scientifiques de cette expérience
Il existe une catégorie de piles galvaniques dans lesquelles le processus d’électrolyse peut être inversé. Ces piles peuvent être chargées à l’aide d’un courant électrique, puis produire à leur tour un courant en inversant les réactions aux électrodes. Lors de la charge, l’énergie est stockée sous forme d’énergie chimique ; on les appelle parfois des accumulateurs.
Matériel utilisé
- Fils de raccordement, rouges — ELE-005, ELE-006
- Fils de raccordement, noirs — ELE-007, ELE-008
- Pinces crocodiles — ELE-009
- Électrodes en plomb — CHE-020
- Couvercles de cellules d'essai — CHE-021
- Bécher de 50 ml — CHE-002
- Douille — ELE-014
Produits chimiques et réactifs
- Acide sulfurique 0,5 M — R : 35 S : 26-30-45
Consignes de sécurité
- Les composés de plomb générés au cours du processus sont toxiques et nocifs pour l’environnement. Portez toujours des lunettes de protection et des gants.
Questions destinées aux élèves
- Quelle tension avez-vous mesurée sur la cellule de démarrage ?
- Que se passe-t-il pendant le processus de recharge ?
- Quelle tension avez-vous mesurée à l’issue du processus de charge ?
À quoi s’attendre
On mesure une différence de potentiel de 0 volt, car les demi-cellules sont identiques, tant au niveau des métaux que de la concentration de la solution. Un courant est généré dans le circuit et l'électrolyse produit des bulles au niveau des électrodes, en raison de la réaction qui se produit et qui génère de l'oxygène et de l'hydrogène. Pendant ce temps, les électrodes accumulent une charge électrique. RÉACTIONS. En faisant passer un courant électrique à travers la cellule, une électrolyse se produit : PbSO₄ + 2e⁻ → Pb + SO₄²⁻ (cathode +). PbSO₄ + 2 H₂O → PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻ + 2e⁻ (anode -). On observe également une certaine production d’oxygène (anode) et d’hydrogène (cathode), due à l’électrolyse de l’eau. Le dioxyde de plomb étant de couleur brune et le plomb gris, les électrodes présentent un aspect différent et une nouvelle cellule dotée d’électrodes différentes a ainsi été créée. La différence de potentiel entre les électrodes est d’environ 2 V. Lorsque l’alimentation en courant est coupée, l’électrolyse cesse. Les charges accumulées sur les électrodes se déchargent, car la réaction est réversible. Lorsque l’énergie contenue dans la pile est consommée, les réactions s’inversent comme suit. PbO₂ + H₂SO₄ + 2 e⁻ → PbSO₄ + H₂O (cathode (+)). Pb + SO₄²⁻ → PbSO₄ + 2 e⁻ (anode (–)). Ainsi, au cours de ces processus, l’état d’oxydation du plomb change. La lampe s’allume et une valeur de courant s’affiche. Le courant diminue lentement jusqu’à ce que l’ampoule s’éteigne. L’accumulateur est désormais déchargé, mais il est possible de le recharger.
Élimination
Videz les liquides dans le récipient prévu à cet effet.
Réalisez cette expérience dans votre classe
Cette expérience s'inscrit dans le cadre d'ATP Volta, un laboratoire scientifique mobile autonome qui transforme une salle de classe ordinaire en véritable laboratoire dédié aux STEM, proposant plus de 200 expériences en physique, chimie, biologie, robotique et ingénierie. « Gali », le tuteur basé sur l'IA intégré à ATP Connect, guide les élèves à chaque étape et répond à leurs questions directement au poste de travail.
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