من طرف 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
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
