Questions sur les piles au plomb

[invited5095748]

Bonjour,

je cherches des explications approfondies sur la pile au plomb. Notamment sur les points suivants:

- pourquoi le choix du couple Pb/PbO2 alors qu'il existe un vaste choix parmi les réactions d'oxydoréduction pouvant mener à la construction d'une pile. Je sais que son faible coût joue, mais il doit y avoir d'autres avantages;

- la réaction dans cette batterie me semble particulière, par rapport aux exemples académiques typiques, du genre Fe/cu, Cu/Zn, ou tout couple de métaux dont l'un oxyde l'autre. Dans le cas du Pb/PbO2, ils finissent tous deux (après décharge) en PbSO4. Quelle électrode est réduite/oxydée dans ce cas?

- on parle toujours de dégagement de gaz. Mais quand, et pourquoi ont-ils lieu exactement? Lors de la charge, de la décharge, d'une sur-charge, d'une période prolongée à l'état de décharge trop profonde? J'ai lu un peu de tout à ce sujet et j'avoue m'y perdre un peu. En particulier, qu'est-ce-qui provoque cette gazéification?

- cette gazéification est-elle irréversible? Je sais qu'il existe des batteries étanches, mais malgré tout, je vois mal O2 et 2H2 se recombiner spontanément à la surface...

Si vous avez des explications, ou des liens (sérieux et assez approfondis svp) sur le sujet, merci bcp d'avance!
-----

[oursgenial]

Jette un oeil laà-bas
http://www.ni-cd.net/accusphp/theori...tion/plomb.php

[invite21dfc132]

Salut,

- pourquoi le choix du couple Pb/PbO2 alors qu'il existe un vaste choix parmi les réactions d'oxydoréduction pouvant mener à la construction d'une pile. Je sais que son faible coût joue, mais il doit y avoir d'autres avantages;

Les couples Pb/PbSO4 et PbSO4/PbO2 présentent deux gros avantages :

- Ils font intervenir des espèces solides uniquement (bonne définition du potentiel, recharge possible en limitant le dégagement gazeux, pas de phénomène de transports en solution donc faible résistance interne de l'accu...)

- Ils sont tout deux à base de plomb, matériau pas cher (et toxique, mais bon...), ductile, et du fait que c'est un même matériau qui peut faire collecteur pour chaque électrode, la mise en série d'élément de batterie (et pas de piles puisque c'est rechargeable) est facilitée.

- la réaction dans cette batterie me semble particulière, par rapport aux exemples académiques typiques, du genre Fe/cu, Cu/Zn, ou tout couple de métaux dont l'un oxyde l'autre. Dans le cas du Pb/PbO2, ils finissent tous deux (après décharge) en PbSO4. Quelle électrode est réduite/oxydée dans ce cas?

Rappelle-toi l'un des tests de caractérisation des ions Pb2+ : précipitation avec SO4 2-. Tu as donc 3 degrés d'oxydation du plomb dans ton accumulateur. Avant de commencer à décharger, tu n'as que PbO2 et Pb.... Dans l'acide sulfurique, je te laisse deviner la suite

- on parle toujours de dégagement de gaz. Mais quand, et pourquoi ont-ils lieu exactement? Lors de la charge, de la décharge, d'une sur-charge, d'une période prolongée à l'état de décharge trop profonde? J'ai lu un peu de tout à ce sujet et j'avoue m'y perdre un peu. En particulier, qu'est-ce-qui provoque cette gazéification?

De manière certaine : il y a dégagement de H2 à la cathode lors de la première charge (attention, ce n'est plus la cathode lors de la décharge). Je m'explique : l'élément de batterie tout neuf est consituée de deux plaques de plomb dans H2SO4. Pas de trace de PbO2 ou PbSO4. Il faut donc former PbO2 sur une des deux plaques, ce que l'on fait en électrolysant. À l'anode, on oxyde le plomb, et à la cathode, comme on ne peut réduire le plomb, on réduit H20.

Tu formes donc une certaine quantité de PbO2, qui va être ton réactif limitant lorsque la batterie va débiter. Maintenant, tu la fais débiter jusqu'au bout, la réaction de la pile étant Pb+PbO2+2 SO4 2- -> 2PbSO4, tu te retrouves au final avec sur chaque plaque la même quantité de PbSO4 qu ce que tu avais formé de PbO2 au départ.

Lors des charges suivantes, tu vas réduire PbSO4 d'un côté et l'oxyder de l'autre. Si tu charges sous trop haute tension (supérieure à 1,23V), tu vas forcément faire un électrolyse de l'eau en plus de ta recharge, d'où dégagement de H2 et éventuellement 02 (j'ai quand même un doute, je pense que H2O est plus difficile à oxyder que PbSO4 ou Pb, et aucun des deux réactifs n'est limité à l'électrode). Si tu charges encore après avoir reformé tout ton PbO2 et ton Pb, tu te retrouveras dans le cas de la première charge.

- cette gazéification est-elle irréversible? Je sais qu'il existe des batteries étanches, mais malgré tout, je vois mal O2 et 2H2 se recombiner spontanément à la surface...

Si vous avez des explications, ou des liens (sérieux et assez approfondis svp) sur le sujet, merci bcp d'avance!

D'après ce que j'ai dit plus haut, le dégagement de gaz peut traduire une perte au niveau rendement (c'est une manip assez facile que de mesurer ces pertes), mais n'est pas un problème dans le cas de la première charge ou de la charge au delà de la limite.

Voilà, je crois que c'est tout, bon courage,

Hibou

[invite10eac14e]

Il faut donc former PbO2 sur une des deux plaques, ce que l'on fait en électrolysant. À l'anode, on oxyde le plomb, et à la cathode, comme on ne peut réduire le plomb, on réduit H20.

pourquoi ne peut-on pa réduire le plomb ? les protons de l'acide ne corrodent-ils pas le plomb pur dès qu'on plonge l'electrode dans la solution par la réaction 2H+ +Pb(s) ==> H2 + Pb(2+) ??
il y aurait dans ce cas de plomb disponible a etre réduit et pas de raison de réduire l'eau a la place ??
(je demande juste)

[A voir en vidéo sur Futura]