Electrochimie / Electrochemistry

Institution
École Normale Supérieure de Lyon
Subject(s)
Chemistry
Level
L3 / 1e année
Semester
Semestre S5B
ECTS
3.00
Number of hours - Lectures
14
Number of hours - Tutorials
14
Overview

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.

Objectives
  • 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…
Prerequisites

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

Assessment

Examen terminal