Comportement électrochimique et rhéologique d'une pâte de zinc fluide

par Nicolas Sajot

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Michel Combarnous.

Soutenue en 1997

à Bordeaux 1 .

mots clés

Résumé

Le zinc est un materiau anodique performant de nombreux generateurs electrochimiques. Dans les piles alcalines, il est present sous la forme d'une suspension de poudre metallique dans un electrolyte d'hydroxyde de potassium gelifie, encore appelee pate de zinc. Nous concevons une telle pate de zinc homogene, fluide et stable. Nous en etudions les proprietes physiques, electrochimiques et rheologiques. Ainsi, les puissances electriques delivrees lors de l'electrolyse galvanostatique sont de l'ordre de quelques dizaines de mw. Cm#-#2, pour des surtensions anodiques du zinc inferieures a 200 mv jusqu'a oxydation complete du metal. Une dizaine de cycles electriques oxydation-reduction est ainsi realisee sur des echantillons de pate de quelques mm d'epaisseur. Par ailleurs, le produit presente un comportement d'ecoulement de type bingham, de contrainte critique proche de 200 pa, et de viscosite plastique de l'ordre de 10 pa. S, representative a partir d'un gradient de vitesse de 0,1 s#-#1. La pate de zinc est ensuite mise en circulation dans un canal de section rectangle, de faible epaisseur. Le mouvement est assure par une pompe peristaltique positionnee sur un tuyau souple de section circulaire. Le transit de pate entre les sections rectangle d'une part et circulaire d'autre part est assure par un profil de type queue de morue adapte a la circulation, ne presentant ni aretes vives ni asperites. Un separateur electrolytique et un collecteur de courant constituent les parois du canal parallelepipedique, formant ainsi un compartiment d'une cellule d'electrolyse. Nous enregistrons les valeurs electriques et rheologiques caracteristiques lors de 2 cycles oxydation-reduction operes, au cours desquels la pate continue de circuler et reste conductrice. Les performances etablies sur la cellule elementaire permettent d'esperer de concevoir un generateur air-zinc a circulation de pate pour une voiture electrique : la recharge hydraulique d'un reservoir de 100 l de pate anodique se fait en quelques minutes, pour une autonomie de 300 km.

Titre traduit

Electrochemical and rheological characterization of a fluid zinc paste

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