UE Génie éléctrochimique : du matériau au procédé MEP EPEE - 4PUPGEMP

Objectif(s)

Cette UE abordera 1/ les matériaux pour l'électrochimie et 2/ les systèmes électrochimique de conversion et de stockage de l'énergie.

1/Décrire les principaux matériaux mis en œuvre dans les applications industrielles de l'électrochimie : caractéristiques physico-chimiques et mécanismes de conduction électrique.
2/ Contexte économique, industriel et sociétal, mode de fonctionnement, technologies et dimensionnement des accumulateurs et des piles à combustible.

Contenu(s)

1/ Matériaux pour l'électrochimie
I - Les Matériaux d'électrolyte : conducteurs ioniques
- Rappels : liquides/solides. Grandeurs macroscopiques caractéristiques : coefficient de diffusion....
- Solutions électrolytiques : qu'est-ce qu'un bon solvant pour l'électrochimie ? Conduction par un modèle de frottements visqueux pour les solutions diluées.
- Electrolytes polymères : quels sont les porteurs de charge ? Conduction par mécanisme de volume libre. Design des matériaux
- Solides ioniques : quels sont les porteurs de charge ? modèle des défauts ponctuel. Mécanisme de transport par "hopping", modèle du saut activé (Arrhenius). Car des céramiques : Role des joints de grains et aspects micro structuraux

II-« Les matériaux d’électrode »

• Notions d’électrodes à couples Redox internes
• Réactions topochimiques
• Exemples de composés hôtes
• Applications des matériaux d’électrode
  TD : La non-stoechiométrie par insertion, Electrodes négatives et positives dans les batteries Lithium-ion, Electrochromisme

et,

2/ Système électrochimique de conversion et de stockage de l'énergie
I-Accumulateurs
-Introduction général et contexte du stockage et de la conversion électrochimique, enjeux industriels et sociaux
-Domaines d'application : Quelques cas d'usage, aspect économique, marchés
-Electrochimie pour les accumulateurs
-Les différentes technologies
-Facteurs influençant les performances
-Procédés pour la fabrication et l'assemblage de batteries Li-ion
-dimensionnement
II- Pile à combustible

Prérequis
Notions avancée en électrochimie (thermodynamique, cinétique et méthodes électrochimiques), matériaux (grandes classes de matériaux et propriétés) et génie des procédés (réacteurs chimiques)