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T. DULAURANS L ’accumulateur au plomb

T. DULAURANS L accumulateur au plomb. L'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée dacide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Deux électrodes

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T. DULAURANS

L ’accumulateur au plomb

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L'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Deux électrodes en plomb sont dans une solution d’acide sulfurique

Électrodeen plomb

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L'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

L’une des électrodes est recouverte d’oxyde de plomb PbO2

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

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L'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

Des connecteurs permettent de relier les électrodesà un circuit électrique

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L'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

Le fonctionnement met en jeu deux couples rédox

PbO2/Pb2+ Pb2+ /Pb

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L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :

Pile

spontanée

générateur

décharge

Électrolyse

forcée

récepteur

charge

transformation

type de dipôle

fonctionnement

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L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :

Pile

spontanée

générateur

décharge

Électrolyse

forcée

récepteur

charge

transformation

type de dipôle

fonctionnement

Page 8: T. DULAURANS L accumulateur au plomb. L'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée dacide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Deux électrodes

L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :

Pile

spontanée

générateur

décharge

Électrolyse

forcée

récepteur

charge

transformation

type de dipôle

fonctionnement

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L'accumulateur au plombCet accumulateur peut fonctionner de deux façons :

Pile

spontanée

générateur

décharge

Électrolyse

forcée

récepteur

charge

transformation

type de dipôle

fonctionnement

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L'accumulateur au plomb

Lors de la décharge, l’accumulateur se comporte comme une pile.

Étude de la décharge

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Décharge de l'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

On relie les bornes par un circuit électrique

mA COM

AR

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Décharge de l'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

L’ampèremètre mesure une intensité positive

mA COM

ARi

ii

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Décharge de l'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

Cela permet de définir les polarités des bornes

mA COM

ARi

ii

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Décharge de l'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

Dans le circuit électrique, le courant est du à la circulation des électrons

mA COM

ARi

iie-

e-

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Décharge de l'accumulateur au plombLes électrons sont libérés par l’oxydation du plomb

mA COM

ARi

iie-

e-

OxydationPb = Pb2+ + 2 e-

2e-

Pb2+ Pb

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Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme le plomb de l’électrode

mA COM

ARi

iie-

e-

OxydationPb = Pb2+ + 2 e-

2e-

Pb2+ Pb

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Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme le plomb de l’électrode

mA COM

ARi

iie-

e-

OxydationPb = Pb2+ + 2 e-

2e-

Pb2+ Pb

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Décharge de l'accumulateur au plombLes électrons sont consommés par la réduction de l’oxyde de plomb

mA COM

ARi

iie-

e-

RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O

2e-

Pb2+

PbO2

OxydationPb = Pb2+ + 2 e-

2e-

Pb2+ Pb

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Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme l’oxyde de plomb qui recouvre l’électrode

mA COM

ARi

iie-

e-

RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O

OxydationPb = Pb2+ + 2 e-

2e-

Pb2+

PbO2

2e-

Pb2+ Pb

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Décharge de l'accumulateur au plombCela consomme l’oxyde de plomb qui recouvre l’électrode

mA COM

ARi

iie-

e-

RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O

OxydationPb = Pb2+ + 2 e-

2e-

Pb2+

PbO2

2e-

Pb2+ Pb

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Décharge de l'accumulateur au plombCela permet de définir la nature des électrodes

mA COM

ARi

iie-

e-

RéductionPbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O

OxydationPb = Pb2+ + 2 e-

CATHODE ANODE2e-

Pb2+

PbO2

2e-

Pb2+ Pb

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L’ANODE est l’électrode sur laquelle se produit l’OXYDATION.

La CATHODE est l’électrode sur laquelle se produit la REDUCTION.

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Oxydation à l’anode Pb = Pb2+ + 2 e-

L’équation est celle du fonctionnement spontané :

Équation PbO2 + Pb + 4 H+ = 2 Pb2+ + 2 H2O

Décharge de l'accumulateur au plomb

Réduction à la cathode PbO2 + 4 H+ + 2 e- = Pb2+ + 2 H2O

borne -

borne +

La décharge de l’accumulateur au plomb consomme les solides des

électrodes et des ions H+ de l’électrolyte (le pH augmente).

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L'accumulateur au plomb

Lors de la charge, il se produit une électrolyse.

Il faut utiliser un générateur pour «charger» l’accumulateur.

Étude de la charge

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Charge de l'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

On relie les bornes par un circuit électrique contenant un générateur

générateur

La borne + du générateur est reliée à l’électrode d’oxyde de plomb

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Charge de l'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

Le générateur impose le sens du courant

générateuri i

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Charge de l'accumulateur au plomb

Électrodeen plomb

Solution concentrée d’acidesulfurique  : 2 H+ ; SO4

2-

Électrodeen plomb

recouverte d’oxyde de plomb

générateur

Dans le circuit électrique, le courant est du à la circulation des électrons

e-e-i i

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Charge de l'accumulateur au plomb

générateur

Les électrons sont consommés par la réduction des ions plomb II

e-e-i i

RéductionPb2+ + 2 e- = Pb

2e-

Pb2+ Pb

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Charge de l'accumulateur au plomb

générateur

Cela forme du plomb solide qui se dépose sur l’électrode

e-e-i i

RéductionPb2+ + 2 e- = Pb

2e-

Pb2+ Pb

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Charge de l'accumulateur au plomb

générateur

Cela forme du plomb solide qui se dépose sur l’électrode

e-e-i i

RéductionPb2+ + 2 e- = Pb

2e-

Pb2+ Pb

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Charge de l'accumulateur au plomb

générateure-e-

i i

RéductionPb2+ + 2 e- = Pb

OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-

2e-

Pb2+

PbO2

Les électrons sont libérés par l’oxydation des ions plomb II

2e-

Pb2+ Pb

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Charge de l'accumulateur au plomb

générateure-e-

i i

RéductionPb2+ + 2 e- = Pb

OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-

Cela forme de l’oxyde de plomb qui se dépose sur l’électrode

2e-

Pb2+

PbO2

2e-

Pb2+ Pb

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Charge de l'accumulateur au plomb

générateure-e-

i i

RéductionPb2+ + 2 e- = Pb

OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-

Cela forme de l’oxyde de plomb qui se dépose sur l’électrode

2e-

Pb2+

PbO2

2e-

Pb2+ Pb

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Charge de l'accumulateur au plomb

générateure-e-

i i

RéductionPb2+ + 2 e- = Pb

OxydationPb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-

Cela permet de définir la nature des électrodes

CATHODEANODE2e-

Pb2+

PbO2

2e-

Pb2+ Pb

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L’ANODE est l’électrode sur laquelle se produit l’OXYDATION.

La CATHODE est l’électrode sur laquelle se produit la REDUCTION.

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Oxydation à l’anode Pb2+ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 e-

L’équation est celle du fonctionnement forcé :

Équation 2 Pb2+ + 2 H2O = PbO2 + Pb + 4 H+

Charge de l'accumulateur au plomb

Réduction à la cathode Pb2+ + 2 e- = Pb

La charge de l’accumulateur au plomb forme les solides des

électrodes et des ions H+ de l’électrolyte (le pH diminue).

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L'accumulateur au plomb

Décharge

spontanée

pile

anode- de la pile

cathode + de la pile

Charge

forcée

récepteur

cathodereliée au - du générateur

anode reliée au + du générateur

transformation

type de dipôle

électrode de Pb

électrode de PbO2

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L'accumulateur au plomb

Décharge

spontanée

générateur

anode- de la pile

cathode + de la pile

Charge

forcée

récepteur

cathodereliée au - du générateur

anode reliée au + du générateur

transformation

type de dipôle

électrode de Pb

électrode de PbO2

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L'accumulateur au plomb

Décharge

spontanée

générateur

anode- de la pile

cathode + de la pile

Charge

forcée

récepteur

cathodereliée au - du générateur

anode reliée au + du générateur

transformation

type de dipôle

électrode de Pb

électrode de PbO2

Page 40: T. DULAURANS L accumulateur au plomb. L'accumulateur au plomb Électrode en plomb Solution concentrée dacide sulfurique : 2 H + ; SO 4 2 - Deux électrodes

L'accumulateur au plomb

Décharge

spontanée

générateur

anode- de la pile

cathode + de la pile

Charge

forcée

récepteur

cathodereliée au - du générateur

anode reliée au + du générateur

transformation

type de dipôle

électrode de Pb

électrode de PbO2

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Les accumulateursIl n’y a pas que des accumulateurs au plomb.

Il existe de nombreux autres types d’accumulateurs  :- nickel-cadmium (Ni-Cd)- nickel-hydrure métallique (Ni-MH)- lithium-ion (Li-ion)...

L’expression « pile rechargeable » est souvent utilisée à tort pour désigner un accumulateur.

Les batteries comme celle de démarrage des automobiles ou celles des téléphones portables sont constituées de plusieurs accumulateurs associés en série (pour augmenter la f.é.m.) et/ou en parallèle (pour augmenter l’énergie emmagasinée).