ETUDE DE CONCEPTION D’ELECTRODE A BASE DE GRAPHITE

Gisement de graphite

               En effet, on a eu l’opportunité de savoir le fonctionnement de l’exploitation des graphites dans une société dénommée « GraphMada » qui est une société d’exploitation minière situé à Brickaville, plus précisément à 20km de Brickaville, à Loharano. L‘ exploitation dans la zone se fait en gradin, pour tenir certaine résistance du sol et pour éviter l’éboulement. Il y a alors une norme à suivre dans chaque étape d’exploitation pour éviter divers danger, le mur formé doit être inférieur à 10 mètres. Les graphites sont obtenus par les saprolite ou régolite, sachant que les saprolite sont obtenus par altération de gneiss.

Utilisation 

            Le graphite a des usages particuliers et spécifiques, de basse ou de haute technologie, selon les formes sous lesquelles il se présente. L’usage du graphite est divers et touche divers secteurs et divers formes.
a) Réfractaires et creusets : La proportion de graphite mis en œuvre dans les réfractaires va grandir en raison de leur large spectre de propriétés et de leur capacité à résister aux conditions extrêmes de température et de corrosion. Le secteur directeur dans ce domaine est celui des producteurs d’acier. D’autres secteurs sont cependant concernés : l’industrie verrière, les cimenteries ainsi que les usines à chaux.
b) Métallurgie des poudres : Cette métallurgie spécialisée met en œuvre des poudres afin de créer des pièces métalliques aux formes complexes. Le façonnage s’effectue sous forte température, par pressage isostatique. Au métal en poudre est associé du graphite naturel ou synthétique, voir un mélange des deux. Les secteurs concernés sont l’automobile, l’électroménager ou l’aéronautique.
c) Matériaux de friction : garnitures de freins et embrayages : Le graphite peut être utilisé pour les matériaux de friction des garnitures de freins ou d’embrayages utilisées dans les industries automobile, aérienne, ferroviaire ou les engins de chantier. L’intérêt du graphite pour ces applications est la possibilité d’évacuer la chaleur en raison de sa conductivité thermique élevée, sa résistance à toutes les formes de corrosion : à l’eau, aux huiles, aux carburants et aux autres agents chimiques. Enfin, il permet de limiter le bruit et les vibrations dans les garnitures de frein et les embrayages où il est mis en œuvre.
d) Lubrifiants : Le coefficient de friction peu élevé du graphite dû à sa structure en feuillets faiblement liés est encore valorisé dans ces applications. Graphites « amorphes » et graphites synthétiques sont les formes de graphite les plus couramment utilisées avec des teneurs en carbone supérieures à 98%.
e) Crayons : Le graphité a été utilisé dans les crayons dès le XVIe siècle. Aujourd’hui, un mélange de graphite et d’argile (kaolin ou bentonite) est couramment utilisé. Si le graphite amorphe et graphite en paillettes sont tous deux utilisés, le graphite en paillettes est préféré dans les produits hauts de gamme.
f) Autres utilisations du graphite
 Forages : Le graphite est utilisé comme additif dans les boues de forage où il contribue à renforcer le «mudcake» essentiel pour la tenue des parois des forages.
 Peintures : Ajouté à la peinture, le graphite aide à protéger les surfaces métalliques contre la corrosion.
 Nucléaire : Le graphite présente une faible absorption des rayons X et des neutrons, une forte conductivité thermique et une aptitude à conserver ces propriétés à haute température. Il est utilisé dans les réacteurs nucléaires comme modérateur de neutrons (barres de contrôle de la puissance des réacteurs) et dans des pièces réflectrices de neutrons.
 Industrie du verre : Les équipements utilisés pour la fabrication du verre utilisent de préférence du graphite amorphe, de granulométrie très fine (> 1 μm).

Résine polyester

           Les résines polyesters sont des matières plastiques THERMODURCISSABLES, c’est-àdire qu’elles durcissent (à température ambiante) grâce à l’association d’un accélérateur et d’un catalyseur qui provoquent une réaction exothermique (élévation de la température de la résine). Les résines polyesters sont des produits inflammables car elles contiennent du styrène. Elles peuvent exister sous diverses formes: Préaccélérées, thixotropées, promotorisées, chargées, colorées, etc. Avec les résines sont fabriqués: les Gel Coats ou polyesters de surface, les Top Coats (Gel Coats de finition), les colles polyesters (chargées ou fibrées).
a) Les additifs : Les additifs sont des produits destinés à améliorer les caractéristiques des résines polyesters. Chaque additif a un rôle bien précis et il est important de les incorporer un à un dans la résine sous agitation. On peut distinguer 2 sortes d’additif :
 Les accélérateurs et promoteurs : L’accélérateur est nécessaire dans tous les cas pour le durcissement de la résine. En trop grande quantité, il provoque un verdissement des Gel Goats blancs lors de leur durcissement. Les promoteurs permettent d’activer le durcissement. Il existe des additifs permettant de stabiliser la durée de vie des systèmes contenant des promoteurs ou de limiter l’exothermie des résines trop réactives.
b) Les charges : Les charges, ajoutées aux résines polyesters, permettent:
– d’augmenter la viscosité pour des applications en surfaces verticales.
– de diminuer le retrait des résines.
– d’améliorer certaines propriétés (abrasion, dureté).
– de diminuer le prix de revient.
– d’augmenter la résistance à la combustion (classement feu/fumées).
Le résine polyester est synthétisé par polycondensation en masse à température élevée d’un ou plusieurs glycols avec un ou plusieurs diacides ou anhydrides d’acide dont l’un au moins contient une double liaison éthylénique susceptible de réagir ultérieurement sur un composé vinylique, acrylique ou allylique. Cette solution est susceptible de copolymériser, sous l’action de la chaleur et/ou de radicaux libres.

Cations et anions

                 Les cations sont des espèces chimiques électro-actives susceptibles de se réduire, c’est-àdire de capter des électrons venant de l’électrode qui en est excédentaire, la charge électrique de la cathode est alors négative. Les anions sont des espèces chimiques électro-actives qui s’oxydent. Les électrons se dirigent vers l’électrode qui en est déficitaire, et la charge électrique de l’anode est positive. Bien que les anions se déplacent dans une direction opposée à celle des cations, leur contribution s’ajoute dans l’expression de l’intensité, car l’effet d’une charge positive est le même que celui d’une charge négative se déplaçant en sens inverse. C’est la naissance de l’électricité.

Courant électrique

                Les graphites sont généralement d’excellents conducteurs de l’électricité parce que leurs électrons se déplacent facilement. Si l’énergie potentielle des électrons du graphite s’accroît, ces électrons vont aller vers un endroit où leur énergie potentielle est plus basse. Les ions en solution se déplacent d’une zone de haute énergie vers une zone d’énergie plus faible, produisant ainsi un courant. Ce mouvement des ions en solution s’appelle conduction électrolytique. Si les électrodes d’une pile sont placées dans une solution ionique, un courant se produira entre les électrodes de la même façon que le mouvement des électrons dans un métal produit un courant. Cela produit une réaction redox à chaque électrode par un processus connu sous le nom d’électrolyse. Le système électrochimique est souvent formé d’un conducteur électronique : métal ou composé métallique, au contact d’un conducteur ionique ou électrolyte (sel dissous dans l’eau dans un solvant organique, sel fondu à haute température). Le courant est produit par la circulation d’électrons entre 2 plaques ou électrodes : Une électrode positive capable de céder ou de capter les électrons, Une électrode négative capable de céder ou de capter les électrons Lorsque plusieurs substances sont présentes dans la solution, le courant résultant des réactions électrochimiques représente la somme algébrique des courants relatifs à chacune des réactions susceptibles de se réaliser à un même potentiel imposé à l’électrode de mesure. Tout courant d’oxydation à l’électrode est positif et celui de réduction est négatif.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I. GENERALITES ET RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre – 1 : LES GRAPHITES
1. Localisation du graphite à Madagascar1012
2. Le carbone du graphite 1012
3. « GRAPHITE PROCESS »14
4. Le graphite en paillette 12
5. Utilisation 12
6. Consommation mondial 612
7. Le graphite artificiel 3
Chapitre – 2 : LES LIANTS
1. Définition34
2. Les polymères1
3. Théorie de collage34
4. Classification3
5. Résine polyester 1
6. Polymérisation15
PARTIE 2. EXPERIMENTATION
Chapitre – 3 : L’ELECTRODE
1. Définition générale8
2. Catégorie des électrodes 13
3. Générateur électrochimique 257
4. Electrochimie 11
Chapitre – 4 : CONDUCTION DE L’ELECTRODE
1. Le potentiel d’électrode 11
2. Electrodes et courants aux électrodes9
3. Cations et anions9
4. Courant électrique 13
Chapitre – 5: CONCEPTION D’ELECTRODE EN GRAPHITE
1. Mode opératoire
2. Analyse
3. Interprétation
4. Conductivité électrique
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUE

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