Capacité électrique maximale et durée de vie d'une pile

Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale

À retenir

• Capacité maximale : Q_ = n(e^-)_ F = z x_ F. • Durée de vie théorique : t_ = Q_ / I. • Dépend de la masse initiale du réactif limitant (électrode consommable ou ion en solution). • En pratique, la pile cesse souvent de fonctionner avant l'épuisement total à cause de la hausse de sa résistance interne.

Le cours

Calcul de la capacité théorique et temps de décharge La capacité électrique maximale Q_ d'une pile est la quantité totale d'électricité qu'elle peut débiter depuis son état neuf jusqu'à son épuisement complet (consommation du réactif limitant). Elle est fixée par la quantité de matière initiale du réactif limitant n_limitant : Q_ = n(e^-)_ F = z x_ F où z est le nombre d'électrons échangés par mole de réaction et x_ l'avancement maximal. Si la pile débite un courant constant moyen I, sa durée de vie maximale (autonomie) est donnée par : t_ = Q_I Pour maximiser la capacité sans alourdir le dispositif, on recherche des métaux de faible masse par mole d'électrons échangés M/z : 6,9 g pour le lithium (M = 6,9 g/mol, z = 1), contre 32,7 g pour le zinc (M = 65,4 g/mol, z = 2).

Dans ce chapitre

• Couples oxydant-réducteur et transfert d'électrons
• Demi-équations électroniques et équation d'oxydoréduction
• Rôle du pont salin ou de la paroi poreuse
• Constitution d'une pile électrochimique
• Polarité des électrodes : anode et cathode
• Sens de circulation des porteurs de charge
• Tension à vide et polarité spontanée d'une pile
• Prévision de fonctionnement d'une pile par Qr,i et K
• Quantité d'électricité Q débitée par une pile
• Constante de Faraday F et quantité d'électrons échangés
• Capacité électrique maximale et durée de vie d'une pile
• Transformation forcée : principe de l'électrolyse
• Applications industrielles de l'électrolyse
• Bilan : Synthèse et méthode sur les piles et l'électrolyse