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Thèse soutenue

Étude d'anodes pour générateur aluminium-air à électrolyte alcalin

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Auteur / Autrice : Marie-Laure Doche
Direction : Robert Durand, Jean-Jacques Rameau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électrochimie
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

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Au cours des dernieres annees, le generateur aluminium - air a ete etudie, particulierement pour son application a la propulsion de vehicules electriques. L'aluminium presente en effet une energie theorique importante (8 kw. H/kg) et son utilisation en pile pourrait permettre d'augmenter l'autonomie d'un vehicule. La premiere partie du travail concerne l'etude technologique de ces generateurs utilisant l'electrolyte naoh. Elle a ete realisee sur une cellule aluminium - air pilote (1 v / 70 a), et a permis de degager les parametres essentiels (concentration en soude, temperature, concentration en inhibiteurs de corrosion. . . ) du fonctionnement de l'anode. Le rapport cout de l'alliage/performances en decharge a ete optimise en utilisant la methodologie experimentale des plans d'experiences. Il s'avere que le materiau d'anode habituellement utilise (aluminium 5n) peut etre avantageusement remplace par une nuance 3n5 moins chere, tout en garantissant des caracteristiques en puissance sensiblement equivalentes. Le maintien des performances, en cours de decharge prolongee, exige toutefois d'associer un volume important d'electrolyte au module electrochimique. La masse du systeme parait alors exclure une integration sur vehicule electrique ; le generateur reste adapte a une utilisation sur site fixe. La seconde partie du travail presente une analyse a caractere plus fondamental des mecanismes de dissolution - corrosion de l'aluminium en milieu concentre en soude. Un montage experimental original a permis de determiner, par mesure en continu du degagement d'hydrogene, la contribution du courant de corrosion au courant total de dissolution de l'anode. L'obtention de courbes de polarisation decorrelees permet d'analyser separement les cinetiques des deux reactions partielles qui ont lieu a la surface de l'aluminium. Le caractere passif de l'aluminium en milieu sodique tres concentre est mis en evidence. Les resultats obtenus dans des conditions experimentales, mettant en jeu les differents parametres de fonctionnement de la pile, permettent de rendre compte de l'effet de la temperature, des conditions hydrodynamiques, des impuretes et de la presence d'ions aluminate et stannate en solution, sur les cinetiques des deux reactions d'oxydation de l'aluminium et de degagement d'hydrogene.