Cellule électrochimique et courbes courant-tension :
Une cellule électrochimique est composée de deux systèmes électrochimiques.
Les caractéristiques de chaque système peut être représenté par une courbe
courant-tension.
Cela va nous permettre de prévoir le fonctionnement de l'ensemble.
On considérera les éventuels potentiels de jonction comme négligeables.
Voici un exemple :
On porte ici le courant et non la densité de courant, car les deux électrodes ne sont pas obligatoirement de même surface.
De même on porte le potentiel d'électrode et non la surtension, car les électrodes n'ont pas le même potentiel d'équilibre.
Cas du court-circuit :
Si nous relions les deux électrodes de la cellule par un conducteur sans résistance, la différence de potentiel entre les deux électrodes sera nulle.
En régime permanent, le courant est identique sur l'ensemble cellule + conducteur.
Il faut donc que les courants des deux systèmes, l'un anodique et l'autre cathodique, soient égaux en valeur absolue.Nous avons là une cellule galvanique susceptible de débiter du courant.
Le schéma montre que l'électrode (1) est anode (production d’électrons) et l'électrode (2) cathode (consommation d’électrons).
Dans le circuit extérieur les électrons circulent de l’anode vers la cathode, il s’agit bien d’un comportement de pile et le courant en sens inverse.
On applique une différence de potentiel DV < E(2)équilibre -E(2)équilibre :
Il faut là encore, que les courants des deux systèmes soient égaux en valeur absolue.
On aura donc la situation suivante :
L'électrode (2), cathode, est le pôle positif et l'électrode (1), anode, est le pôle négatif.
On applique une différence de potentiel DV = E(2)équilibre -E(2)équilibreL
Les électrodes prennent leur potentiel d'équilibre, le courant est nul, DV est égal à la f.e.m. de la pile.
On applique une différence de potentiel DV > E(2)équilibre -E(2)équilibre :
Cette fois, l'électrode (2), positive, est anode et l'électrode (1) cathode.La cellule fonctionne en cellule d'électrolyse.
L'animation suivante est susceptible de vous aider à mieux visualiser les différentes situations.
Le concept de courbes courant-tension facilite la prévision du sens de l'évolution
d'un système.
Ces courbes concrétisent les caractéristiques des systèmes .
