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Friday, 30 August 2024

Source d'énergie pour véhicule électrique: L'accumulateur au plomb équipe depuis longtemps un certain nombre de véhicules électriques: voitures, chariots élévateurs, chariots de golf… Cependant, ses performances sont insuffisantes pour assurer une autonomie satisfaisante pour les véhicules routiers. De plus la durée élevée de la charge a conduit à privilégier d'autres technologies pour ce type d'applications. Alimentations de secours: Il est possible d'utiliser des accumulateurs au plomb dans des alimentations de secours susceptibles de se substituer à un réseau défaillant pour assurer des fonctions de sécurité (éclairages de secours, transmission d'alarme…) En fonctionnement normal, le système maintien le niveau de charge de la batterie en compensant les petites pertes inévitables (charges d'entretien). En cas de défaut, la batterie fournit l'énergie nécessaire aux éléments à alimenter. Stockage d'énergie: L'accumulateur au plomb peut également servir à stocker de l'énergie pour un réseau électrique afin de la restituer aux périodes de forte consommation.

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Contraintes liées aux surcharges et aux décharges profondes: Enfin de charge, si on prolonge le passage du courant, l'hydrogène et l'oxygène résultant de la décomposition de l'eau se dégagent à l'état gazeux sur les électrodes (Electrolyse). Si la décharge se produit trop longtemps, ou trop profondément, ou si on ne surveille pas la concentration d'acide sulfurique, celui-ci peut attaquer les plaques en donnant du sulfate de plomb PbSO4, qui n'est plus détruit par la suite. L'accumulateur se sulfate, il finit par devenir inutilisable. N. B. : On voit qu'il est important de surveiller l'état de charge ou décharge d'une batterie au plomb pour la conserver en bon état car un fonctionnement prolongé dans un sens ou dans l'autre aboutirait à la destruction définitive de l'accumulateur. Cet inconvénient peut être surmonté si le système est équipé d'un régulateur de charge-décharge avec correction en température des seuils de tension. ractéristiques: II. 3. Tension: La tension aux bornes d'un élément d'accumulateur au plomb est voisine de 2V.

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Gaston Planté (1834-1889) inventa en 1860 la première batterie rechargeable au plomb-acide sulfurique. Son invention n'eut pas immédiatement un grand succès, car il n'était alors pas possible de recharger l'accumulateur. Il fallut attendre Gramme et sa dynamo environ dix années plus tard pour trouver une application industrielle à cette batterie: la batterie de Planté remplace toutes les autres batteries alors utilisées pour les véhicules. La batterie au plomb de Planté, améliorée en 1881 par le chimiste Camille Faure, est aujourd'hui le modèle d'accumulateur le plus répandu ainsi que celui qui a le prix de revient le plus faible. On la trouve en effet dans la plupart des véhicules à combustion interne comme les voitures, les motocyclettes, les vélos électriques, ainsi que dans les équipements de sécurité comme les alarmes incendies… Quant à Gustave Planté, il ne déposa jamais de brevet pour son invention, et légua sa fortune à des organisations scientifiques et à des chercheurs en difficulté (ses trois maisons furent transformées en maison de retraite pour les chercheurs sans le sou).

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Contrairement à ce qui ce passe dans la plupart des accumulateurs, l'électrolyte participe aux réactions de charge et de décharge et la concentration de l'acide sulfurique évolue lors de la charge et de la décharge. Réactions chimiques: Décharge: A la surface de l'électrode positive, qui constitue la cathode lors de la décharge, l'oxyde de plomb est réduit en sulfate de plomb, le nombre d'oxydation de Pb passant de 4 à 2: PbO 2 (s) + HSO 4 - (aq) + 3H + (aq) + 2e - = PbSO 4 (s) + 2H 2 O(l) A la surface de l'électrode négative, qui forme l'anode lors de la décharge, le plomb est oxydé en sulfate de plomb: Pb(s) + HSO 4 - (aq) = PbSO 4 (s) + H + (aq) + 2e - Charge: Lors de la charge de l'accumulateur au plomb, les réactions précédentes sont inversées.

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d. On suppose maintenant que cet accumulateur est utilisé par une voiture au démarrage (étincelles au niveau des bougies). Dans ce cas, la phase d'allumage des bougies dure s, et l'intensité nécessaire est A. L'accumulateur étant supposé chargé au départ, combien d'allumages peut-on espérer faire avant d'avoir épuisé toute l'énergie disponible? e. Pourquoi (en principe) un accumulateur de voiture n'est-il jamais épuisé? 1. Les couples oxydant/réducteur en jeu sont: et. On effectue la somme: 3. En fonctionnement générateur, la réaction a lieu de la gauche vers la droite. Il y a donc consommation de l'acide. En fonctionnement récepteur, la réaction a lieu de la droite vers la gauche. 4. La quantité d'ions disponibles est: mol (l'acide sulfurique a pour formule). La quantité d' disponible est donc: mol selon les équations précédentes. C. On a la relation, soit:. On calcule la quantité d'électricité nécessaire à un démarrage: C. Le nombre n de démarrages possibles sera donc:. e. La batterie se décharge au moment du démarrage, mais se recharge lorsque la voiture roule.

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Le principe de transformation, très simplifié, est loin de rendre compte de toutes les observations courantes. En fait, pendant la décharge, sulfurique décroît. A la cathode on observe une oxydation du Pb qui se transforme aussi en décharge charge Sulfate de Pb. Lors de la décharge, partie de l'acide sulfurique étant consommé, l'électrolyte voit ainsi sa densité le PbO2 de l'anode est réduit et se transforme en Sulfate de Plomb; la concentration de l'acide décroître. La sulfatation est donc le résultat normal de la décharge d'un accumulateur au Pb- acide. A ne pas confondre avec la sulfatation « dure » formée à partir de gros cristaux de sulfate de Pb difficilement solubles qui peut fortement diminuer la capacité. Inversement pendant la charge, à l'électrode positive, le dioxyde de plomb se reforme ainsi que le Pb spongieux au niveau de la plaque négative et de l'acide sulfurique se reformant, l'électrolyte voit sa densité augmenter. Le moyen le plus sûr de vérifier l'état de charge est de mesurer et la tension et la densité de l'électrolyte, ce qui permet de connaître la concentration en acide II.

Il donna également une somme à l'académie des Sciences afin de créer une récompense dans le domaine de l'électricité, la première ayant été gagnée par Pierre Curie.

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