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Piles, accumulateurs et piles à combustible – piles simples, rechargeables et à combustible

ChimieÉlectrochimie17–18 ans

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Quatre écrans sur les piles électrochimiques. Piles simples : choisissez deux métaux, lisez la tension à partir de la différence des potentiels standard d'électrode, montez des piles en série pour allumer une DEL et remplissez un tableau de résultats. Piles à combustible : dihydrogène–dioxygène (électrolyte acide ou alcalin) et méthanol, avec les demi-équations, une courbe tension–densité de courant et le rendement comparé à celui d'un moteur à essence. Accumulateurs : un accumulateur au plomb et un accumulateur lithium-ion se déchargent (pile) et se rechargent (électrolyse), comparés à une pile alcaline non rechargeable. Comparer : énergie massique, tension, nombre de cycles, avantages et inconvénients.

Leçon : Piles et batteries, piles à combustible, accumulateurs au plomb et lithium-ion

Ce qu’elle montre

Une pile convertit l'énergie d'une réaction d'oxydoréduction en énergie électrique. Dans une pile simple, le métal le plus réactif est l'électrode négative, et plus les deux métaux sont éloignés dans la classification électrochimique, plus la tension est grande ; des piles montées en série additionnent leurs tensions. Une pile à combustible est alimentée en continu en combustible et en dioxygène : elle n'a jamais besoin d'être rechargée et peut convertir en électricité une plus grande part de l'énergie du combustible qu'un moteur qui le brûle. Dans un accumulateur, la réaction de décharge peut être inversée par électrolyse, ce qui est impossible dans une pile alcaline.

Mode d’emploi

Dans Piles simples, choisissez Métal A et Métal B, puis augmentez Piles en série jusqu'à ce que la DEL s'allume ; cliquez sur Enregistrer pour remplir le tableau et cochez Inverser une pile pour voir ce qui se passe. Dans Piles à combustible, changez Pile à combustible et Densité de courant et observez la tension et les barres de rendement. Dans Accumulateurs, cliquez sur Décharger puis Charger et comparez l'énergie fournie et reçue. Utilisez Comparer pour l'évaluation.

Paramètres modifiables

  • Écran Piles simples, Piles à combustible, Accumulateurs, Comparer
  • Métal A Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag
  • Métal B Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag
  • Piles en série 1–6
  • Type de pile à combustible Dihydrogène–dioxygène, électrolyte acide, Dihydrogène–dioxygène, électrolyte alcalin, Méthanol direct
  • Densité de courant 0–1 A/cm²
  • Type d'élément Plomb–acide, Lithium-ion, Alcaline (non rechargeable)
  • Courant de charge / décharge 0,1–1 C

Questions à explorer

  1. Quel couple de métaux donne la plus grande tension, et comment le prévoir avec la classification électrochimique ?
  2. Pourquoi une pile à hydrogène donne-t-elle moins de 1,23 V lorsqu'on débite un courant élevé ?
  3. Pourquoi un accumulateur au plomb peut-il être rechargé, mais pas une pile alcaline ?

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