Cellule de concentration
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En technologie de batterie, une cellule de concentration est une forme limitée d’une cellule galvanique qui a deux demi-cellules équivalentes de la même composition ne différant que par des concentrations. On peut calculer le potentiel développé par une telle cellule en utilisant l’équation de Nernst. Une cellule de concentration produit une petite tension lorsqu’elle tente d’atteindre l’équilibre chimique, ce qui se produit lorsque la concentration de réactif dans les deux demi-cellules est égale. Comme une différence de concentration d’un ordre de grandeur produit moins de 60 millivolts à température ambiante, les cellules de concentration ne sont généralement pas utilisées pour le stockage d’énergie.
Une cellule de concentration génère de l’électricité à partir de la réduction de l’énergie libre thermodynamique du système électrochimique lorsque la différence des concentrations chimiques dans les deux demi-cellules est réduite. La même réaction se produit dans les demi-cellules mais dans des directions opposées, augmentant la concentration inférieure et diminuant la concentration supérieure. L’énergie est générée à partir de l’énergie thermique que la cellule absorbe sous forme de chaleur, au fur et à mesure que l’électricité circule. Cette production d’électricité à partir de l’énergie thermique ambiante, sans gradient de température, est possible car la convergence des concentrations chimiques dans les deux demi-cellules augmente l’entropie, et cette augmentation compense plus que la diminution de l’entropie lorsque la chaleur est convertie en énergie électrique.
Les méthodes d’analyse chimique des cellules de concentration comparent une solution de concentration connue avec une inconnue, en déterminant la concentration de l’inconnue via l’équation de Nernst ou des tableaux de comparaison par rapport à un groupe d’étalons.
La corrosion des cellules de concentration se produit lorsque deux zones ou plus d’une surface métallique sont en contact avec des concentrations différentes de la même solution. Il existe deux types généraux de cellules de concentration.Les cellules de concentration
peuvent être des cellules de concentration d’électrode ou des cellules de concentration d’électrolyte.
Cellule de concentration d’électrolyte – Dans ce type de cellule, les électrodes des deux demi-cellules sont constituées des mêmes substances et l’électrolyte est la solution des mêmes substances mais avec une concentration différente.
Cellule de concentration d’électrodes – Dans ce type de cellule, deux électrodes de même substance mais de concentration différente sont trempées dans la même solution.
