Electrochimie / Electrochemistry

Etablissement
École Normale Supérieure de Lyon
Discipline
Chimie
Niveau
L3 / 1e année
Semestre
Semestre S5B
Crédits ECTS
3.00
Volume Horaire Cours
14
Volume Horaire TD
14
Présentation

Ce cours aborde les premiers pas vers l'électrochimie et ses applications. La première partie du cours décrit les piles et les différents types d'électrodes dont les électrodes à membrane sélectives dans le cadre des mesures potentiométriques. Après avoir traité les différents régimes en solution (diffusion, convection et migration), les relations liées à la courbe Intensité-potentiel en régime de diffusion stationnaire sont établies ainsi que leurs applications. Différentes techniques électrochimiques en régime de diffusion stationnaire sont abordées.

Objectifs
  • Connaitre et situer dans le temps les grandes découvertes en Electrochimie.
  • Comprendre, prévoir et analyser des réactions d'oxydoréduction en phase homogène.
  • Construire et exploiter un diagramme E-pH.
  • Maitriser les aspects expérimentaux d'une mesure électrochimique (montages, électrodes, milieux).
  • Connaitre et comprendre le fonctionnement des différents types d'électrodes : 1er/2ème espèce, électrodes sélectives aux ions, électrodes de référence…
  • Comprendre, prévoir et exploiter des courbes i-E enregistrées en régime stationnaire : application à l'analyse (potentiométrie, électrolyse, électrogravimétrie).
  • Comprendre et analyser le fonctionnement des différents types de cellules galvaniques (piles, accumulateurs, piles à combustible).
  • Comprendre le phénomène de corrosion et les différentes stratégies de protection cathodique.
  • Connaitre le principe de fonctionnement d'une cellule électrolytique et de quelques procédés industriels.
  • Comprendre les phénomènes de transfert de matière impliqués dans une cellule électrochimique (migration, diffusion, convection).
  • Comprendre, mesurer et analyser le déplacement d'espèces chargées dans une cellule électrochimique. Maitriser les notions de conductivité, mobilité, nombre de transport.
  • Comprendre les notions de courant Faradique/non-Faradique et le rôle de l'électrolyte dans la mesure du courant à une interface électrode/solution.
  • Maitriser les notions de potentiel chimique, de coefficient d'activité. Comprendre les modèles développés par Debye Huckel et savoir exploiter les équations associées.
  • Comprendre et savoir utiliser la notion de potentiel électrochimique pour décrire une interface électrochimique
  • Savoir décrire une interface électrochimique à l'équilibre et sous courant en utilisant les notions de potentiel interne, potentiel externe, potentiel de surface, potentiel de Junction et de chute ohmique.
  • Comprendre et maitriser les concepts et les développements mathématiques sur lesquels reposent les expressions i-E en régime stationnaire dans le cas de systèmes limités par la diffusion des espèces à l’électrode, par la cinétique du transfert de charge ou dans le cas d'un contrôle mixte.
  • Savoir exploiter les différentes expressions issues du modèle de Buttler-Volmer et les cas limites de Tafel pour accéder à des grandeurs caractéristiques du système : courant d'échange, coefficient de transfert, résistance de transfert de charge…
Pré-requis

concept de base en oxydoréduction (L2 chimie, classe préparatoires - option PC)

Modalités d'examen

Examen terminal