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    L’Electrochimie au service des énergies renouvelables

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    L’Electrochimie au service des énergies renouvelables

    مُساهمة من طرف Admin في الأربعاء سبتمبر 12, 2012 12:19 pm

    L’Electrochimie au service des énergies
    renouvelables

    La source:
    Azri Mounia
    Attachée de recherche
    Division Bioénergie &Environnement

    L’électrochimie peut être définie comme la science des
    transformations chimiques provoquées par (ou qui provoquent)
    du courant électrique. Depuis la pile Volta l’électrochimie
    s’est énormément développée, tant sur le plan fondamental
    que celui des applications dans divers secteurs : l’énergie
    (production et stockage) l’électro-synthèse, la préparation de
    métaux ou non métaux réactifs, l’analyse, ou encore le monde
    du vivant. L’électrochimie a donné lieu à une grande diversité
    d’applications industrielles. Ces applications font toujours
    l’objet de recherches actives, en particulier lorsqu’elles
    s’inscrivent dans des objectifs de développement durable et
    d’une meilleure gestion de la matière et de l’énergie. En effet,
    le couplage de l’électricité avec les changements de la matière
    sont actuellement au coeur des procédés les plus crédibles de
    stockage des énergies renouvelables intermittentes.
    La force de cette discipline se trouve dans sa pluridisciplinarité.
    De ce fait, elle explore continuellement de nouvelles voies
    d’application dans des domaines très divers dont quelques
    exemples sont cités dans cet article.
    Electrochimie et environnement
    Cette spécialité met l’accent sur les interactions de plus en
    plus nombreuses entre l’électrochimie et les sciences dédiées
    aux études des eaux polluées industrielles comme les colorants
    synthétiques « industrie textile », pesticides « industrie
    agricole », l’industrie pharmaceutique ou plus récemment
    l’industrie pétrochimique, puisque les traitements biologiques
    deviennent impuissants face à des molécules réfractaires
    ou récalcitrantes. L’électrochimie offre un moyen formidable
    pour oxyder la pollution récalcitrante de manière
    efficace, économique et écologique. Il s’agit de produire des
    entités très puissantes le radical hydroxyle OH•(E=2.08V/
    ENH) de façon indirecte via la cathode. Ce procédé est appelé
    « Electro-Fenton » [1]. Les variances de l’électrochimie
    dans le domaine de traitement de polluants aqueux ne sont
    pas moindres. En effet l’oxydation anodique est couramment
    utilisée avec une anode de Pt ou pbO2 et BDD (anode de
    diamant dopée au bore)[2].
    Dans le même axe, le traitement des sols pollués n’échappe
    pas à l’application électrochimique, surtout en présence de
    métaux lourds. L’utilisation directe d’un courant électrique
    s’avère être une technologie novatrice pour la restauration in
    situ des sols pollués. Le processus est conduit par un courant
    continu appliqué entre deux électrodes implantées dans le
    site, ce qui induit les mouvements des contaminants. Les mécanismes
    de transports qui gouvernent cette technique dite
    électrocinétique ou processus électrochimique sont l’électromigration
    par les mouvements des ions, l’électro-osmose par
    le déplacement du liquide et l’électrophorèse par le déplacement
    des particules chargées.
    Mais le service le plus universel que l’électrochimie rend à
    l’environnement, c’est de pouvoir connaitre et mesurer de
    façon fiable, précise et sensible la teneur en polluants.

    L’électrochimie et les énergies renouvelables
    L’électrochimie, comme son nom l’indique, couple la chimie
    à l’électricité c’est donc une discipline particulièrement importante
    pour la production et le stockage de l’énergie électrique,
    effectués par les piles et les accumulateurs.
    La pile à combustible (PAC) compte parmi les technologies
    envisagées pour l’avenir en termes de production d’énergie électrique [3]. Ce convertisseur à la fois propre et efficace
    permet de convertir l’énergie chimique de l’hydrogène en
    énergie électrique utilisable directement et une énergie thermique
    qu’il est possible de valoriser.
    L’hydrogène est un vecteur énergétique fortement pressenti
    pour le futur par les grands spécialistes mondiaux au vu de
    son énergie massique trois fois plus importante que l’essence.
    En termes d’énergie, le photovoltaïque n’est pas épargné par
    l’implication d’un processus électrochimique. L’énergie solaire
    est récupérée pour produire de l’énergie électrique [4].
    Cette énergie électrique peut être utilisée comme générateur
    dans des procédés électrochimiques (PAC) dans des stations
    de pompage pour le traitement de l’eau et les combinaisons
    sont multiples.
    L’application la plus surprenante de l’électrochimie en matière
    de conversion directe de la matière organique en énergie
    électrique en utilisant des biofilms bactériens comme catalyseur
    est la biopile[5].
    Le principe est simple, dans cette pile à combustible microbienne,
    la présence de micro-organismes colonise l’anode
    et utilise comme combustible toutes sortes de matières organiques
    : déchets organiques contenus dans les eaux usées,
    les déchets agricoles, les déchets domestiques et tout type
    de substrat fermentescible. La technologie permet donc de
    produire directement de l’énergie électrique par la dégradation
    de la biomasse et de la matière organique. Les piles à
    combustibles microbiennes ouvrent la voie à l’exploitation de
    combustible à très bas coût, voire gratuit lorsqu’il s’agit de
    la charge organique contenue dans les effluents aqueux domestiques
    ou industriels. La biopile assure alors une double
    fonction : produire de l’électricité et intensifier les procédés
    de traitement d’effluents en accélérant la dégradation de la
    matière carbonée.
    L’électrochimie est une activité pluridisciplinaire, elle intervient
    dans la protection de l’environnement et dans les techniques
    d’analyses les plus ardues, mais son engagement actuel
    dans les énergies renouvelables comme les piles à combustibles,
    le photovoltaïque et les biopiles lui laisse une marge
    d’exploration importante.
    Références
    1 . Oturan, M.A., N. Oturan, C. Lahitte and S. Trevin, Production
    of hydroxyl radicals by electrochemically assisted Fenton’s reagent:
    Application to the mineralization of an organic micropollutant,
    pentachlorophenol.J. Electroanal. Chem., 507(1-2), 96-102 (2001).
    2 . E. Brillas, B. Boye, I. Sir´es, J.A. Garrido, R.M. Rodrıguez,
    C. Arias, P.L. Cabot, Ch. Comninellis, Electrochim. Acta :
    Electrochemical degradation of clofibric acid in water by anodic
    oxidation Comparative study with platinum and boron-doped diamond
    electrodes49 (2004) 4487.
    3 . M.C. Potter, Proc. R. Soc. (Lond.) B 84 : Pile à combustible
    (1911) 260.
    4 . A.labouret, P.cumunel,j-p.Braune, Faraggi. Cellules solaires les
    bases de l’énergie photovoltaique 4ème édition,1995.
    5 . Logan BE, Call D, Cheng S, Hamelers HVM, Sleutels THJA,
    Jeremiasse AW, et al. Microbial electrolysis cells for high yield hydrogen
    gas production from organic matter. Environ Sci Technol
    2008;42:8630e40
    6 . Lovley D.E, Harvesting electricity with microorganisms Nature
    Reviews, Microbiology, 4 (2006) 497
    2 . E. Brillas, B. Boye, I. Sir´es, J.A. Garrido, R.M. Rodrýguez,
    C. Arias, P.L. Cabot, Ch. Comninellis, Electrochim. Acta :
    Electrochemical degradation of clofibric acid in water by anodic
    oxidation Comparative study with platinum and boron-doped diamond
    electrodes49 (2004) 4487.
    3 . M.C. Potter, Proc. R. Soc. (Lond.) B 84 : Pile à combustible
    (1911) 260.
    4 . A.labouret, P.cumunel,j-p.Braune, Faraggi. Cellules solaires les
    bases de l’énergie photovoltaique 4ème édition,1995.
    5 . Logan BE, Call D, Cheng S, Hamelers HVM, Sleutels THJA,
    Jeremiasse AW, et al. Microbial electrolysis cells for high yield hydrogen
    gas production from organic matter. Environ Sci Technol
    2008;42:8630e40
    6 . Lovley D.E, Harvesting electricity with microorganisms Nature
    Reviews, Microbiology, 4 (2006) 497


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