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Electrochimie : une des sciences les plus importantes pour le 21ème siècle, en particulier pour la production de l'énergie électrique et la compréhension du cerveau.

C’est une science qui devient encore plus importante en ce 21ème siècle, compte-tenu des nombreux domaines d’applications où elle est nécessaire : dans les nouvelles technologies de l’énergie et dans les sciences du vivant en particulier.

1 – Domaines d’application

Cette science est importante dans les domaines suivants :

11  - L’alimentation électrique de tout les jeux, les téléphones mobiles, la vidéo et l’audio, la photo, la micro-informatique, les appareils sans fil ménagers et de bricolage, etc. et cela grâce aux piles primaires ou secondaires (ou rechargeables) telles que les piles alcalines et les piles au Lithium ; demain en  2018 environ grâce aux très petites piles à combustibles, à bio-méthanol en particulier.

12  - La réalisation des circuits et modules électroniques grâce aux condensateurs (petits composants électrochimiques de base). 

13  -  La production de pointes très rapides, très puissantes (et courtes hélas)  d’énergie électrique grâce aux super-condensateurs (ou super-capacités) : ces nouveaux composants sont réversibles et donc peuvent absorber ou stocker aussi des pointes d’énergie électrique comme dans le cas d’un freinage fort ou d’urgence d’une machine électrique ou d’un autobus électrique par exemple.

14  - L’alimentation électrique de tous les véhicules et chariots électriques à 2, 3 ou 4 roues grâce aux batteries anciennes, au plomb surtout, et nouvelles , NiMH puis maintenant Li Ion divers et Li Polymère et puis d’autres, Ni Zn, ), etc.) ; dès aujourd'hui dans certains cas et demain dans la plupart des cas en 2017 environ grâce aux piles à combustibles

15  - La production d’électricité de 1 kW à 10 MW et plus pour des alimentations de secours des télécoms, des petites centrales électriques grâce aux piles à combustibles fonctionnant au biogaz, gaz naturel, gaz de fermentation divers, bio-méthanol, H2, etc. Déjà aujourd’hui plus de 700 MW en fonctionnement en 2016.

16 - Le stockage de l'énergie électrique des énergies renouvelables, grâce aux batteries anciennes (au plomb surtout), et nouvelles , NiMH puis Li Ion divers et Li Polymère et puis d’autres comme le Ni Zn et le Na S « Sodium – soufre » au Japon en particulier (où il y a déjà des MW de ces piles pour stocker l'énergie électrique). Voir mon article de 2015 "Stockage des énergies renouvelables dans des batteries, publié le 21 12 2015".

17  -  Les électrolyseurs : Citons 4 cas où ils sont importants:

171 -  pour produire de l’H2 à partir de l’électrolyse de l’eau (stockage des électricités éoliennes ou solaires sous forme d’H2 (voir mon article de 12 2015 sur ce stockage) est une solution d'avenir
qui remplacera les batteries cf. ci-dessus ou des stockages hydrauliques) ;

172 - L'électrolyse « chlore-soude » produit de l’H2, de la soude et du chlore « Cl2 » à partir d'une saumure (eau chargée en sel) Les demies-réactions ayant lieu à  l'anode et à la cathode doivent être isolées l'une de l'autre pour ne pas réaliser l'électrolyse de l'eau. Cet isolement peut se faire par une membrane qui confine les ions chlorure dans le bain anodique.

173 - L’aluminium primaire est obtenu par électrolyse de l’alumine dissoute dans un bain de sel fondu de cryolithe (fluorure double d’aluminium et de sodium) fondue à environ 950 °C, dans une cuve traversée par un courant électrique de haute intensité.

174 - L'affinage industriel du cuivre brut s'effectue par électrolyse d'anodes de cuivre brut dans un bain de sulfate de cuivre: Le cuivre pur (jusqu'à 99,95 %) se fixe sur la cathode, les impuretés restant dans le bain.

18  - La galvanoplastie, ou électrodéposition de métaux ou placage d'objets par électrolyse, consiste à recouvrir des objets d'une mince couche régulière d'un métal généralement précieux ou autre : dorure, argenture, nickelage, chromage, cadmiage, cuivrage...

19  - L’électrochimie pour comprendre et maitriser la corrosion

20  - L’électrochimie pour comprendre les processus du cerveau. En effet les informations
contenues dans le cerveau sont  transmises de neurone en neurone par un processus électrochimique. On dit souvent que l'influx nerveux est un signal électrique; mais ce n'est pas un signal électrique comme celui qui parcourt les fils électriques. C'est un phénomène électrochimique, où une perturbation - dépolarisation - des propriétés électrochimiques de la membrane de l'axone se propage à la manière de la chute des dominos. L'influx nerveux se propage à une vitesse entre 1 m/s et 100 m/s. L'influx nerveux est une impulsion courte, de l'ordre de quelques millièmes de seconde; la dépolarisation de la membrane est suivie immédiatement d'une re-polarisation. Après quelques millièmes de seconde de plus, la membrane est prête à être à nouveau dépolarisée. On ne connait pas encore grand chose et c'est un domaine important pour comprendre certaines maladies mentales et espèrer les guérir.

21  - Il y a aussi des processus électrochimiques à étudier dans d’autres parties du corps, le muscle cardiaque par exemple.

22  - Il y a aussi des processus électrochimiques à étudier dans d’autres domaines du vivant, dans certaines plantes par exemple.

2 – Conclusion :

-      Pour les applications dans l’énergie (dans les piles à combustibles et les nouvelles batteries en particulier) , la France et l’Europe doivent faire plus de recherches, d’industrialisation des résultats de ces recherches puis d’investissements dans des sociétés de production si on veut rattraper notre retard vis-à-vis du Japon, Chine, Corée et USA.

-      Pour les recherches sur le cerveau et les sciences du vivant en général, il faut plus de collaboration efficace entre tous les laboratoires de recherches en Europe pour pouvoir arriver plus vite à comprendre et guérir certaines maladies (épilepsie par exemple) !!

NB -L’électrochimie est la science que j’ai étudiée au CNRS pendant ma thèse de doctorat de 1962 à 1966 puis à l’UCLA en Californie et que je n’ai jamais vraiment délaissée et reprise à partir de 2004 (ingénieur conseil en piles à combustibles).

Article mis sur mon blog le 14 avril et modifié le 22 avril 2013 puis le 1 juillet 2016.