Pile zinc-air

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Sauter à la navigation Sauter à la recherche

Pile zinc-air
Image illustrative de l’article Pile zinc-air
Piles boutons zinc-air.
Caractéristiques
Énergie/Poids 470 (pratique)
1 370 (théorique)[1],[2] Wh/kg
Énergie/Volume 1 480−9 780[réf. souhaitée] Wh/ℓ
Tension nominale par élément 1,65 V

Les piles zinc-air (non-rechargeables) et les piles à combustible zinc-air (rechargeables mécaniquement) sont des accumulateurs métal-air tirant leur énergie de l'oxydation du zinc avec l'oxygène de l'air ambiant. Ces piles possèdent de hautes densités énergétiques et sont peu chères. Leur format varie des piles boutons pour les audioprothèses à des formats intermédiaires, pouvant être utilisés dans des appareils tels les caméras[note 1], ainsi qu'en grands formats pouvant être utilisés dans les véhicules électriques.

Réaction[modifier | modifier le code]

Lors de la décharge, les particules de zinc de l'anode baignent dans un électrolyte alors que le dioxygène de l'air réagit à la cathode, formant des ions hydroxyle qui attaquent le zinc métal en produisant du zincate (en) (Zn(OH)42–), ce qui libère 2 électrons par atome de zinc. Le zincate se décompose en oxyde de zinc (insoluble dans l'eau, il précipite hors de l'électrolyte), eau, et ions hydroxyle.

En théorie, la réaction produit une différence de potentiel de 1,65 volt, mais en pratique, les piles fournissent plutôt 1,35 à 1,4 V.

L'équation chimique s'écrit[2] :

Anode : Zn + 4OH → Zn(OH)42– + 2e (E0 = –1,25 V)
Fluide : Zn(OH)42– → ZnO + H2O + 2OH
Cathode : 1/2O2 + H2O + 2e → 2OH (E0 = 0,34 V, pH=11)
Total : 2Zn + O2 → 2ZnO (E0 = 1,59 V et un courant de 4 électrons)

la cathode et l'anode sont séparés par une membrane perméable à l'eau et aux ions hydroxyles pour éviter l'attaque directe du zinc par l'oxygène, qui produirait de l'oxyde de zinc sans courant électrique.

En l'absence d'oxygène la pile ne se décharge pas spontanément. La réaction est irréversible : la pile n'est pas rechargeable.

La production de 1 ampère-heure (une grosse pile bouton) selon cette réaction (et sans pertes) requiert 0,0187 mole[3] de zinc (soit ~1,22 g ) et 0,0093 mole de dioxygène (soit ~0,30 g), c'est-à-dire le contenu de 1 litre d'air. Ce volume d'air requis est trop important pour permettre l'usage de pile zinc-air (ou plus généralement métal-air) dans un boîtier scellé.

Histoire[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Zinc–air battery » (voir la liste des auteurs).
  1. Les piles zinc-air peuvent être utilisées pour remplacer les anciennes piles au mercure de 1,35 V, dont la production est désormais arrêtée.
  1. (en) « power one: Hearing Aid Batteries » [archive du ], sur Powerone-batteries.com
  2. a et b (en) « Duracell: Zinc–air Technical Bulletin », sur duracell.com
  3. Cf. Ampère-heure#Équivalences, en notant que bien que 1 mole de zinc produit 2 moles de charges élémentaires

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Document utilisé pour la rédaction de l’article : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

  • (en) « An Air-Depolarized Primary Cell with Caustic Alkali Electrolyte », Transactions of the Electrochemical Society, vol. 62,‎ , p. 363

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]