Ce cours approfondit les notions de base relatives à l’étude des systèmes électrochimiques aussi bien dans le domaine thermodynamique que cinétique. La thermodynamique (loi de Nernst notamment) est abordée en introduisant la notion de potentiel électrochimique qui permet l’étude de l’ensemble des équilibres électrochimiques. Les lois de déplacement des ions en solution sont détaillées au travers de l’étude des interactions électrostatiques (loi de Debye-Huckel) ainsi que par la présentation du nombre de transport. Les potentiels de jonctions entre électrolytes sont également abordés.
Enfin les notions cinétiques sont présentées en insistant sur la contribution couplée de la cinétique de réaction d’oxydoréduction (cinétique hétérogène) et de la cinétique de transport de matière (en volume). Différentes techniques électrochimiques d’analyse sont ainsi abordées tant au niveau théorique que pratique. Ce module permet également des ouvertures sur les différents domaines de recherche et d’applications de l’électrochimie.
- Maîtriser les aspects expérimentaux des mesures électrochimiques en régime stationnaire et transitoire (montages, électrodes, milieux).
- Comprendre le principe des expériences de voltampérométrie cyclique et les paramètres déterminant la forme des voltamogrammes.
- Comprendre l'origine et les effets de la chute ohmique et du courant capacitif.
- Comprendre et exploiter des méthodes électrochimiques de détermination de capacité de double couche électrochimique.
- Introduire le principe de la spectroscopie d’impédance électrochimique.
- Comprendre les fondements et les limites des modèles de double couche électrochimique (Helmholtz, Gouy-Chapman et Stern).
- Comprendre et maîtriser la description thermodynamique des interfaces électrochimiques : potentiel de jonction et potentiel de membrane.
- Comprendre le principe et exploiter des électrodes spécifiques (relation de Nikolsky, membranes, exemple de l’électrode de verre).
- Maîtriser les notions de réversibilité et d'irréversibilité des étapes élémentaires de transfert de charge.
- Comprendre les différentes causes d'irréversibilité et leurs effets sur les mesures de voltampérométrie cyclique
- Comprendre et analyser la réponse électrochimique de mécanismes couplés de type EC
- Maîtriser les aspects expérimentaux des expériences d'électrolyse en régime potentio- ou galvanostatique (cellules, électrodes.)
- Comprendre le principe de l'électrocatalyse en phase homogène (sphère interne/externe)
- Comprendre et exploiter la réponse électrochimique d'une microélectrode
- Comprendre le principe et savoir exploiter des mesures spectro-électrochimiques (RPE, UV, IR, Fluo)
- Comprendre et maîtriser les concepts et les développements mathématiques sur lesquels reposent la théorie du transfert de charge développée par Marcus
- Comprendre et maîtriser les concepts et les développements mathématiques sur lesquels reposent les équations i =f(E) établies en régime transitoire : Cas particulier d'un saut de potentiel (expression de Cottrell Cas particulier d'un balayage linéaire en tension dans le cas d'une processus E Nernstien Cas particulier d'un balayage linéaire en tension pour un processus E lent
- Comprendre et maîtriser les concepts et les développements mathématiques sur lesquels reposent les équations i =f(E) établies en régime stationnaire ou transitoire dans le cas de mécanismes couplés simples (ErCr, ErCi)
Maîtriser les aspects expérimentaux d'une mesure électrochimique. Comprendre, prévoir et exploiter des courbes i-E enregistrées en régime stationnaire. Comprendre et maîtriser les concepts et les développements mathématiques sur lesquels reposent les expressions i-E en régime stationnaire dans le cas de processus limités par la diffusion des espèces à l’électrode, par la cinétique du transfert de charge ou dans le cas d'un contrôle mixte (Modèle de Buttler-Volmer, cas limites de Tafel…)(L3)
Maîtriser les outils thermodynamiques électrochimiques (potentiel électrochimique, potentiel de phase) pour décrire l’équilibre électrochimique à l’interface métal|solution (potentiel de Nernst)
Examen écrit