GENERATEUR ELECTROCHIMIQUE SANS RECHARGE

Généralités sur l’énergie électrique

                   L’énergie électrique apparait dans le développement de l’électrotechnique, il commence avec la pile de Volta qui produisait un courant électrique. Cette source d’électricité fit naître et évoluer l’électrochimie, et apporte des éléments importants pour la loi de l’électricité et de la chimie. L’évolution de la technologie et le développement de la recherche engendrent les petites et les grandes centrales de production d’énergie de haute puissance sur notre planète. [27] Dans le monde, les principaux modes de production d’énergie électrique sont les centrales thermiques qui occupent 80% de la production mondiale dont 62,5% pour les centrales thermiques à flamme ; 17,5% pour centrales thermiques nucléaires. Et 20% destiné pour les énergies renouvelables ce sont des centrales hydroélectriques, solaire, géothermique, éolienne, hydrolienne, etc. Les énergies renouvelables proviennent de sources inépuisables (énergie du Soleil, du vent, de la géothermie, des marées) ou renouvelables à l’échelle de la vie humaine si la ressource est bien gérée. [18]

Caractéristiques d’un accumulateur [4]

Les principales caractéristiques d’un accumulateur sont :
– La tension nominale entre les deux électrodes de la batterie exprimée en Volt ;
– La capacité c’est la quantité d’électricité exprimée en Ah, délivrée par un accumulateur au cours d’une décharge complète : State Of Charge (SOC) = 1 – Depth Of Discharge (DOD). Le résultat est estimé en pourcentage de la quantité d’électricité qui reste dans l’accumulateur ;
– La résistance interne : elle provoque la chute de la tension de l’accumulateur lorsqu’il y a une augmentation de courant consommé, et leur valeur s’exprime en mΩ.

Les propriétés fondamentales du zinc [15]

                  Comme tous les métaux, le zinc est conducteur de la chaleur et de l’électricité. Il a une couleur blanche et légèrement bleuâtre et brillant. C’est un métal non magnétique et assez facile à reconnaitre. Il se présente à l’état naturel de composés sulfureux blendes ou oxydes calamines. Il est peu altérable de façon générale mais exposé à l’air, il forme une mince couche d’oxyde imperméable, parfois appelée rouille blanche. Sa densité est égale à 7,14, une masse atomique est 65,4g ayant un numéro atomique de 30. Le point de fusion est de 419°C et la température d’ébullition atteint jusqu’à 907°C. Le zinc est cristallisé dans le système hexagonal compact. Leurs caractéristiques mécaniques dépendent de la composition du zinc et des conditions de laminage. Pour le zinc pur titrant 99,99 laminé la résistance mécanique est égale à 11MPa, tandis qu’un zinc laminé contenant de faibles quantités de cuivre et de titane est 16,5MPa. A la température ambiante et en atmosphère sèche, l’oxygène ne semble pas attaquer le zinc. Au contraire, il se forme rapidement une très mince pellicule. Dans l’air humide, le zinc réagit plus facilement. Il se couvre généralement d’une couche de carbonate basique qui protège l’oxydation ultérieure. Pourtant, à une température plus de225°C, la vitesse d’oxydation du zinc commence à devenir sensible. Mais, cette vitesse dépend de la nature de l’atmosphère et de la présence de produits pouvant attaquer et solubiliser la couche de protection.

L’origine du choix d’électrolyte [13]

                    Les initiateurs de cette étude préfèrent utiliser le type d’électrolyte à eau de mer avec la cellule à un seul compartiment. Leurs recherches sont issues de leurs activités dans la lutte anticorrosion, notamment en milieu marin. Pour lutter contre les mécanismes physicochimiques qui freinent la poursuite des réactions aux électrodes, notamment la passivation de l’anode. Il est possible d’ajouter dans l’électrolyte des ions agressifs qui empêchent la formation de couches protectrices d’oxydes, d’hydroxydes ou d’autres composés sur l’anode. Selon les résultats des études anticorrosion, les ions chlorures en forte concentration sont les plus commodes et les plus efficaces dans ce sens. Ils ont adopté la composition de l’électrolyte et sa salinité, les résultats des études anticorrosion montrent l’importance de sels hygroscopiques qui abaissent les humidités relatives critiques lors des cycles séchage-humidification. Ils montrent également que les meilleures vitesses de corrosion sont obtenues lorsque les épaisseurs de couches d’eau à la surface des anodes sont comprises entre quelques micromètres et un millimètre. En présence de ces sels hygroscopiques dans ces conditions, la vitesse d’attaque est forte et varie peu avec la salinité. L’élimination des ions provenant des réactions indésirables au sein de l’électrolyte est obtenue en choisissant le pH de l’électrolyte pour que les cations provenant de l’oxydation de l’anode précipitent sous forme d’hydroxyde ou de sels basiques peu solubles, sans se dissoudre à nouveau lorsque le pH est trop élevé.

CONCLUSION

                   L’objectif de ce travail a été de nous familiariser avec un nouveau générateur électrochimique sans recharge, ayant fait l’objet d’un dépôt de demande de brevet, et de vérifier les conditions de fonctionnement de ce générateur. Lors de cette, nous avons d’une part effectué une étude bibliographique sur le générateur électrique en général : leur théorie et les différentes technologies. D’autre part, nous avons effectué des études expérimentales dans diverse conditions : eaux de mer de différentes origines, différents types des générateurs. Nous avons essayé des eaux de mer en provenance de Manakara, Vatomandry, Foulpointe, Mahajanga et Antsiranana et une solution de sel de cuisine. Nos générateurs avaient la forme parallélépipédique. Nous avons mesuré la tension aux bornes de générateur et l’évolution de l’intensité du courant. Nos résultats ont montré que, la tension aux bornes d’une cellule est à l’ordre d’un volt. On peut augmenter la tension du générateur en multipliant le nombre de cellules associées en série. Ainsi, nous avons essayé des générateurs formés de 4,6 et 12 cellules qui donnent effectivement de tension de travail de l’ordre de 4, 6 et 12 volts. Nous avons utilisé comme charge de travail de nos générateurs de lampe LED de diverses sortes. Nos résultats confirment la durée très longue de l’éclairage qui peut atteindre 4 à6 mois sans interruption malgré un affaiblissement d’une intensité lumineuse jusqu’à l’électrolyte est pratiquement sec. Nos résultats confirment que les générateurs fonctionnent bien, mais que des approfondissements sont nécessaires pour améliorer la maitrise de leur fonctionnement. Vue l’importance de la recherche, nous continuerons à développer ce domaine et de perfectionner la qualité d’énergie fournie par ce générateur en collaborant avec les initiateurs de ce projet.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE.I. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ET PRESENTATION DU PROCEDE
CHAPITRE.I. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I.1. Généralités sur l’énergie électrique [18]- [27]
I.2. Générateur électrochimique [6]
I.3. Les piles et les accumulateurs
I.3.1. Les piles électrochimiques
I.3.2. Batterie d’accumulateur
I.4. Choix des matériaux utilisés
I.4.1. Etude des électrolytes
I.4.2. Choix du matériau anode [12]
I.4.3. Choix du matériau cathode
CHAPITRE.II. PRESENTATION DU PROCEDE
II.1. Introduction partielle
II.2. L’idée de départ
II.3. L’origine du choix d’électrolyte
II.4. Le nouveau générateur objet de cette recherche
II.5. Description du procédé
PARTIE.II. PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE.III. MATERIELS UTILISES ET MODES DE REALISATIONS 
III.1. Méthodologie
III.2. Matériaux ou matériels utilisés
III.2.1. Appareil d’analyse
III.2.2. Appareil de mesure
III.2.3. Les solvants électrolytes
III.2.4. L’anode utilisée
III.2.5. La cathode utilisée
III.2.6. Le prototype et le séparateur
III.2.7. Compatibilité des matériaux ou des matériels
III.3. Modes de réalisation
III.3.1. Montages particuliers des cellules multiples
III.3.2. Les conditions de système du montage
III.3.3. Développement du système de montage
CHAPITRE.IV. LES ESSAIS EFFECTUES ET LES RESULTATS
IV.1. Paramètres physico-chimique des différentes eaux de mer
IV.2. Première expérience : témoin de fonctionnement avec quatre(4) cellules
IV.2.1. Résultats
IV.2.2. Interprétation des résultats
IV.3. Deuxième expérience : comparaison de l’anode zinc et de tôle galvanisée
IV.3.1. Résultats
IV.3.2. Interprétation des résultats
IV.4. Troisième expérience : explication de l’absorption de l’eau de la cathode
IV.4.1. Résultats
IV.4.2. Interprétation des résultats
IV.5. Quatrième expérience : comparaison de l’eau de mer d’Antsiranana et d’autre eau de mer
IV.5.1. Résultat
IV.5.2. Interprétation des résultats
IV.6. Cinquième expérience : application de la loi de Faraday
IV.6.1. Résultat
IV.6.2. Interprétation des résultats
IV.7. Sixième expérience : mélange des eaux de mer
IV.7.1. Résultats
IV.7.2. Interprétation des résultats
IV.8. Septième expérience : utilisation du sel de la cuisine
IV.8.1. Résultats
IV.8.2. Interprétation des résultats
IV.9. Huitième expérience : électrolyte de la solution du grain de sel diluée dans l’eau de source
IV.9.1. Résultat
IV.9.2. Interprétation des résultats
PARTIE.III. DISCUSSIONS, CALCULS ET RECOMMANDATIONS
CHAPITRE.V. DISCUSSIONS DES RESULTATS ET CALCULS
V.1. Discussions des résultats
Comparaison avec autres résultats
V.2. Calcul de quelques caractéristiques du générateur(Qab)
V.2.1. Calcul de la quantité d’eau absorbée
V.2.2. Expressions théoriques de la tension et de l’intensité
V.2.3. Expression de la résistance interne Ri
V.2.4. Calcul de l’énergie théorique
V.2.5. Calcul de la capacité théorique
V.2.7. Energie spécifique Es
V.3. Réactions probables
V.3.1. La réaction au niveau de l’anode
V.3.2. La réaction au niveau de la cathode
CHAPITRE.VI. COMPARAISON ET RECOMMANDATIONS
VI.1. Comparaison de générateur de la présente et d’autre source d’énergie
VI.1.1. Suivant la tension produite
VI.1.2. Considération économique
VI.2. Mise en évidence de l’application de l’invention
VI.2.1. Avantages techniques
VI.2.2. Avantages économiques
VI.2.3. Avantages écologiques
VI.3. Recommandation
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
ANNEXES

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