Utiliser une rugosité pour déterminer une surface spécifique

[Timotim]

Bonjour à tous,

Je compte utiliser des électrodes pour effectuer une cellule de chauffage ohmique. Pour une modélisation précise du phénomène, j'aimerais connaître exactement leur surface spécifique (et non pas leur surface apparente). Je m'explique. A la découpe des plaques métalliques (en l’occurrence, du titane), le matériau sera loin d'être parfaitement poli (et ce n'est d'ailleurs pas forcément ce que l'on recherchera puisque augmenter la surface des électrodes tout en gardant le même diamètre permettra l'obtention d'un champ électrique plus important).

Il me faudra donc déterminer la constante de cellule expérimentalement (rapport "distance entre les électrodes" sur "surface réelle des électrodes" en m^-1). Mais avant de la déterminer expérimentalement (je n'ai pas encore le matériel), je voudrais faire quelques études d'échelle par modélisation.

J'en viens donc à ma question : est-il possible d'obtenir des infos dans la littérature qui pourraient m'indiquer premièrement :
- par combien est susceptible d'être multipliée la surface d'échange de mon matériau de par sa rugosité (j'ai du mal à m'en rendre compte : surface 1,1 fois plus importante qu'un même matériau parfaitement lisse ? 2 fois ?)
- est-il possible par des indices de rugosité (Ra, Rt..) de déterminer une surface spécifique ? Par exemple, si l'on connaît la distance sur laquelle a été réalisée la mesure de rugosité au profilomètre, et qu'on connaît la somme de la distance des vallons et pics de rugosité, on doit pouvoir obtenir une estimation de la surface spécifique en additionnant cette somme et la distance de mesure, et en l'utilisant dans le calcul de surface ? (je ne suis pas sûr d'être bien clair...).

J'attends vos réponses avec impatience.
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[LPFR]

Bonjour.
Je n’ai pas compris ce que vous voulez faire.
En ne commençant pas la « cellule de chauffage ohmique ».
Et les électrodes ? Que font ils ?
Quel est le rôle de la rugosité ?
Dans certaines applications on cherche à avoir des surfaces spécifiques beaucoup plus grandes que la surface apparente. Par exemple dans la catalyse. Et là, le rapport est de milliers ou plus.
Pouvez-vous être plus explicite ?
Merci.
Au revoir.

[Timotim]

Bonjour,

La cellule de chauffage ohmique servira simplement à chauffer un produit, en y faisant passer un courant alternatif (chauffage par effet Joule). Les électrodes permettront donc la circulation du courant. On ne cherche absolument pas l'électrolyse (réactions faradiques), au contraire puisque ça limiterait la part d'énergie employée à la production de chaleur, d'où l'utilisation d'un métal noble.

La rugosité dans un premier lieu serait due à la méthode de découpe employée pour les électrodes. Mais d'un autre côté, ça ne peut être qu'un avantage. Sans entrer dans les détails, augmenter la surface spécifique sans changer le diamètre de l'électrode permettrait une montée en température plus rapide.

J'aimerais en fait avoir une idée de la surface spécifique que pourrait avoir une plaque de titane dont la rugosité ne viendrait que de la découpe (pas d'augmentation "intentionnelle" de la surface spécifique). Un rapport entre les deux (par exemple, surface spécifique = 3 fois la surface apparente) me permettrait une estimation grossière lors de ma modélisation.

[iori]

Je ne comprend pas trop pourquoi passer par la rugosité, au profilomètre vous avez directement la surface totale de l'échantillon non ?
(je suppose que l’électrode n'est pas poreuse)

Sinon, à partir du [Ra,Rt,...] je ne connais pas de méthodes personnellement mais ça ne m'étonnerais pas que ça existe

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Re.
Donc, vous utilisez un électrolyte comme résistance chauffante. Je ne vois pas l’intérêt. Mais bon.
Par contre je ne crois pas que la surface réelle (avec sa rugosité) joue dans la résistance de la cellule.
Ou il y a des détails que je ne connais pas.
A+

[Timotim]

Pour Iori : je ne sais pas, je n'ai encore jamais utilisé de profilomètre et je ne pense pas que nous en ayons un ici. Mais si c'est le cas ça simplifierait les choses !

Pour LPFR : non, nous n'utilisons pas d'électrolyte comme résistance chauffante, nous utilisons directement un aliment qui fait partie intégrante d'un circuit électrique (il chauffera en fonction de sa conductivité électrique plus ou moins élevée). Et l'intérêt est (parmi d'autres) la conversion d'énergie électrique en énergie thermique qui est au minimum de 90 % à l'inverse d'une cuisson conventionnelle qui utilisera par exemple la convection pour chauffer, ou d'un micro-ondes qui perdra une grande partie de son énergie dans le magnétron.

La rugosité ne jouera effectivement pas sur la conductivité/résistivité. Mais elle jouera sur la montée en température, puisque l'on augmentera la surface de l'électrode tout en gardant un même diamètre, et donc une masse de produit identique.

[iori]

Je ne connais pas toutes les techniques de profilométrie, mais un profilomètre optique par exemple vous donnera la surface complète (par exemple matrice avec la valeur de la hauteur pour chaque pixel). Avec vôtre logiciel de calcul favori (voir même celui fourni avec le profilomètre) vous pouvez facilement obtenir la surface totale.

[Timotim]

Merci Iori, c'est bon à savoir !
Je me dis que ça peut être une bonne technique alternative ou comparative pour le calcul de ma constante de cellule. Je ne sais pas si ça pourrait fonctionner, ce serait à tester.