Academic literature on the topic 'Accumulateur au plomb-acide'

Le défi de préservation de la biodiversité reste pertinent en zones côtières notamment à Kribi, où la démographie galopante s’accompagne d’un accroissement notable des polluants. Pour appréhender les effets des métaux lourds dans le métabolisme de quelques macrophytes de Kribi, 4 sites de collecte des échantillons ont permis d’identifier deux Poacées, Panicum maximum et Echinochloa colona. Avec une température moyenne d’eau de 25,25 ± 0,17 °C, n = 16; l’on constate la sensibilité thermique des feuilles de E. colona par rapport à P. maximum. Le site kribi plus acide (pH = 4,16 ± 0,02) contient aussi plus de plomb (1,04 ± 0,01 mg/l). Corrélée au taux de chlorophylle et au nombre de feuilles de P. maximum, la quantité de chlorophylle accumulée et le nombre de feuilles diminuent avec l’augmentation du plomb. Ce métal provoque la chlorose foliaire, des lésions nécrotiques et le dessèchement du feuillage pour ces deux Poacées. Le fer s’observe plus dans le cours d’eau Bidou et augmente avec le taux de chlorophylle de P. maximum. La variation moyenne du zinc dans l’étude est de 0,11 mg/l. L’accumulation du zinc empêche le développement de feuilles de P. maximum. Mots clés: Chlorophylle, Kribi, métaux lourds, Poacées, polluants. English Title: Effect of phytoaccumulation of lead, iron, zinc on Poaceae in Kribi and its surroundingsThe challenge of preserving biodiversity in the context of modernization of industries remains relevant in coastal areas, especially in Kribi, where demography is galloping while pollutants increase. To control the effects of heavy metals in the metabolism of some macrophytes in Kribi, four sample collection sites were identified with two Poaceae, Panicum maximum and Echinochloa colona. With an average water temperature of 25.25 ± 0.17 °C, n = 16; the thermal sensitivity of E. colona leaves is found in relation to P. maximum. The more acidic Kribi site (pH = 4.16 ± 0.02) also contains more lead (1.04 ± 0.01 mg/l). Correlated with chlorophyll and leaves of P. maximum, the amount of chlorophyll accumulated and the number of leaves decrease with increasing lead. This metal causes leaf chlorosis, necrotic lesions, yellowing and foliage drying, for these two Poaceae. Iron is observed more in Bidou stream and increases with maximum P. chlorophyll. The average variation of zinc in the study is 0.11 mg / l and the accumulation of zinc prevents the development of P. maximum leaves. Keywords: Chlorophyll, heavy metals, Kribi, Poaceae, pollutants.

Les travaux de cette thèse visent le développement d’un accumulateur au plomb-acide aux propriétés améliorées en combinant l’utilisation d’additifs et la mise en compression des cellules. L’utilisation d’additifs poreux vise à favoriser la diffusion de l’électrolyte au sein de la matière active positive et l’utilisation d’additifs de conductivité tend à optimiser le réseau de conduction des matériaux actifs. Le maintien de la cohésion des matières en cyclage est assuré par la mise en compression des électrodes. Dans cet objectif, un protocole de fabrication d’électrodes positives a été développé au laboratoire. Un comportement de référence a ensuite été définit en déterminant les performances électriques et les caractéristiques des électrodes témoins soumises à des pressions allant de 0 à 1bar. Puis les effets des additifs ont été évalués lors d’applications en compression. Notre but étant également une meilleure compréhension du système plomb-acide et du mode de fonctionnement des additifs, des mécanismes pour expliquer l’évolution texturale des matériaux actifs positifs en compression et l’interaction entre les additifs et l’application d’une pression ont été proposés

Les alliages plomb-calcium-étain sont utilisés pour fabriquer des batteries sans entretien. L'étain joue un rôle important dans l'amélioration des propriétés mécaniques des alliages Pb Ca Sn (fluage et dureté), de la résistance à la corrosion en milieu sulfurique des grilles de la plaque positive, des caractéristiques de conductivité électrique de la couche de PbO responsable de la passivation de la batterie après décharge profonde, et de la mise en forme des alliages Pb Ca Sn en milieu industriel. Suite à une production intensive de plomb secondaire par souci écologique et économique, l'étude comparative entre le plomb primaire et secondaire devient nécessaire. Au cours de cette étude, il s'est avéré que le plomb secondaire ne présente pas de différence significative par rapport au plomb primaire à l'exception d'une perte de masse légèrement plus élevée pendant le test de surcharge. La corrosion est de type intergranulaire. PbO se forme suivant un mécanisme de réaction dans l'état solide contrôlé par la diffusion de l'oxygène. L’étain se trouve sous forme SNIV+ dans la couche de PbO

Les accumulateurs plomb-acide possedent des applications tres diverses. Leur faible cout de fabrication, leur recyclage aise en font de bons candidats comme moyens de stockage d'energie sur vehicule electrique. Toutefois, les accelerations, les freinages et les pauses repetitives generent des contraintes qui tendent a reduire la duree de vie des accumulateurs en alterant la matiere active des electrodes positives. L'objectif de l'etude presentee dans ce memoire est de comprendre les mecanismes de vieillissement du pbo 2 de l'electrode positive et de rechercher des solutions permettant de retarder cette degradation dans le cadre d'une utilisation intensive sur vehicule electrique. Pour ce faire, nous avons elabore des cellules de cyclage specifiques permettant d'accelerer la degradation de l'electrode positive. L'influence du type de cyclage sur la perte de capacite a ete etudiee. Nous nous sommes interesse plus particulierement a l'evolution texturale de la matiere positive pendant le cyclage : les resultats experimentaux mettent en evidence une croissance continue de la microstructure du pbo 2. De la meme maniere, ces travaux ont permis d'etablir le lien direct entre la croissance nanotexturale du pbo 2 et la decohesion de la matiere active positive. Ce vieillissement textural a pu etre modelise a l'aide d'un modele mathematique assimilant les cristaux de pbo 2 a un reseau de spheres jointives. Des essais complementaires montrent que l'ajout d'acide orthophosphorique joue un role favorable dans le maintien des performances des cellules au cours du cyclage en maintenant la stabilite texturale de la matiere active. D'autres tests montrent que l'utilisation d'un traitement electrique specifique permet de restaurer ponctuellement la capacite des accumulateurs grace a une regeneration texturale partielle de la masse active.

Les batteries redox à circulation d'électrolyte constituent une solution prometteuse pour le stockage de masse de l'électricité. Parmi elles, la technologie au plomb soluble dans l'acide méthanesulfonique est intéressante pour son architecture de cellule simplifiée et son faible coût potentiel. Ses performances sont toutefois limitées par l'électrode positive de PbO2 qui implique un faible rendement énergétique et une courte durée de vie des cellules. Le premier objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes électrochimiques en jeu à l'électrode positive. La cinétique de la réaction parasite de production d'oxygène est étudiée. Des mécanismes de dissolution du PbO2 sont proposés et des additifs sont testés pour améliorer sa cyclabilité. Les réponses complexes du potentiel de l'électrode en cyclage galvanostatique sont également interprétées. Le second objectif est de proposer un réacteur innovant comprenant une électrode positive de grande surface spécifique. La structure " nid d'abeilles " est en particulier étudiée. Un réacteur utilisant cette structure est proposé, ses caractéristiques principales sont simulées avec un modèle électrochimique ad hoc, et des prototypes sont fabriquées et testés en cyclage.

Le développement du véhicule électrique dans notre société est en partie conditionne par une gestion maîtrisée de sa source d'énergie. Dans ce contexte, un algorithme précis d'état de charge d'une batterie plomb acide destinée a cet usage est présente dans ce mémoire. Les principales caractéristiques de cet accumulateur et les nombreux paramètres influant sur ses performances sont tout d'abord rappelés. Les méthodes existantes pour déterminer l'état de charge d'une batterie plomb acide ont ensuite été analysées. La coulométrie est apparue comme la plus adaptée a nos besoins. Les deux principaux algorithmes bases sur son principe ont été évalués en laboratoire. Deux défauts majeurs ont été mis en évidence : une définition inadaptée de l'état de charge et l'utilisation non optimale des performances de l'accumulateur sur des décharges a courant constant pour évaluer son état sous contraintes dynamiques. Aussi une méthode originale est-elle proposée ici donnant le pourcentage d'énergie résiduelle a un courant de référence fixe, lie aux performances minimales du véhicule électrique exigées en ville
Les ampères-heures réellement échanges par la batterie sont pondérés de coefficients d'équivalence tires d'expériences a profils de courant dynamiques pour obtenir la quantité d'électricité virtuellement déchargée au courant de référence. L'effet des freinages récupératifs et des pauses y est soustrait et le résultat est rapporte aux ampères-heures initialement disponibles a ce même courant. L'évaluation de cet algorithme sur des décharges réelles reproduites en laboratoire l'a révèle meilleur que les méthodes classiques avec moins de cinq pour-cent d'erreur. Des essais en conditions réelles ont ensuite confirme cette imprécision maximale sur quelques décharges consécutives. Pour finir, une réflexion sur les facteurs susceptibles de faire diverger l'algorithme a long terme est proposée ainsi que les solutions ou études envisagées pour y remédier

Dans un système photovoltai͏̈que, la batterie est le point faible de l'installation. Sa capacité de recharge est liée aux propriétés de conduction de l'interface grille/MA positive, interface qui évolue en fonction de l'état de charge. Les grilles positives sont en alliages PbCaSn et ont le double rôle de collecteur de courant et de support de la MA. A température ambiante, ces alliages sont sujets à des changements d'états métallurgiques qui s'accompagne d'une chute des propriétés mécaniques et d'une diminution de la résistance à la corrosion quelque soit les conditions de charges rencontrées. L'application d'un traitement thermique permet de maintenir durablement l'alliage dans l'état garant des meilleurs comportements. L'ajout d'étain à l'alliage, associé à un traitement thermique, permet d'améliorer encore les propriétés mécaniques du matériau. Par ailleurs, l'étain, comme l'argent, le lanthane et le cérium, influence la formation et la croissance des oxydes de plomb mais aussi l'adhérence de la couche de corrosion dans des conditions de cyclage
In an isolated photovoltaic system, the accumulator is the weak point of the device. His charge capacity is closely related to the conduction properties of the grid/PAM interface, interface which evolves according to the state of charge. The positives grids, made with a PbCaSn alloy, play the role of both collector of current and support of the positive active mass. At ambient temperature, these alloys are prone to metallurgical transformation, which is followed by a drop of the mechanical properties and by a reduction of the corrosion resistance whatever the charge conditions are. The use of a heat treatment makes it possible to durably maintain alloy in the state in which the best behaviors are observed. The addition of tin in the alloy, associated to the heat treatment, allows to improve the properties of material more. Moreover the tin, like silver and rare earth, plays an essential role in the formation and the growth of the lead oxides, but on the properties of adherence of the corrosion layer during the tests of cycling too

Ce travail comprend deux volets. Un premier volet plus « stratégique » concernant l’importance du stockage pour les énergies renouvelables. Un deuxième volet de plus en plus technique et de plus en plus précis concernant le positionnement du stockage électrochimique, la place qu’y tient la batterie Plomb Acide, les variantes technologiques, pour arriver à une modélisation électrochimique détaillée du type de batterie retenu. Dans le premier volet, le chapitre 1 de la thèse met en évidence le bon positionnement du stockage électrochimique pour les besoins des énergies renouvelables. Vis-à-vis des fluctuations aléatoires de la ressource, le temps est un élément important de la discussion : temps de stockage d’une part, temps de mobilisation de l’énergie stocké d’autre part. A cet égard, le cahier des charges pour le lissage de production d’une unité connectée au réseau est bien différent des applications de stockage pour un système de production autonome. Le deuxième chapitre devient plus technique, à l’occasion de la comparaison de la batterie au plomb avec les autres systèmes de stockage. L’idée directrice est d’appuyer cette discussion sur des arguments liés au bases physiques de fonctionnement des composants étudiés : c’est en même temps un prétexte pour commencer l’introduction de principes de bases d’électrochimie qui seront développés et utilisés par la suite. On a raisonné sur trois grandes familles : accumulateurs (exemples batterie au plomb, NiMH, Lithium ion), systèmes de type redox ou plus généralement combustible externe (exemple pile à combustible) et super capacités. Comparaison globalement peu flatteuse pour les performances moyennes de la batterie au plomb, sauvée par son bon rapport performances/prix. Le troisième chapitre entre dans le détail des variantes technologiques, qui démontre une grande flexibilité permettant des compromis pour s’adapter à des besoins spécifiques très variés. On s’est attaché à chercher les aspects spécifiques peu explorés pouvant mener à des améliorations, notamment au niveau de mécanismes réactionnels mis en évidence récemment, 2 En particulier au niveau de l’électrode positive (en liaison notamment avec la mise en évidence par Pavlov d’une phase intermédiaire entre PbO2 et l’électrolyte, de gel Pb(OH)2, aux propriétés mal élucidées). Nous avons placé dans ce chapitre une analyse détaillée de l’hydrolyse, prenant en compte la recombinaison directe de O2 et H2 à l’électrode négative citée également par Pavlov. Ces éléments seront directement repris et complétés au chapitre 4 en modélisation. Le chapitre 4, consacrée à la modélisation et l’expérimentation est l’aboutissement du travail progressif d’introduction de bases d’électrochimie appliquées à la batterie. Il va souligner le rôle central des mécanismes de diffusion/migration dans le fonctionnement. Un premier volet « mathématique » concerne une approximation des équations de diffusion par un réseau de composants discret, optimale du point de vue du nombre de composants. Le modèle global de la batterie peu schématiquement être décomposées en trois grandes fonctions : diffusion, activation, hydrolyse. Ces fonctions sont interconnectées, mais on s’efforcera de les introduire successivement sous forme découplée (au moins de façon approchée). Une première étape est d’obtenir, en grande partie à partir d’expérimentations spécifiques, des valeurs réalistes des paramètres du modèle. Les simulations effectuées démontrent la capacité du modèle à décrire correctement le comportement de la batterie dans les situations les plus variées
This work has two parts. A first more "strategic" part concerning the importance of storage for renewable energies. An increasingly technical and increasingly precise part concerning the positioning of the electrochemical storage, the position of the Lead Acid battery, the technological variants, to arrive at a detailed electrochemical modeling of the type of battery retained.In the first section, Chapter 1 of the thesis highlights the good positioning of electrochemical storage for the needs of renewable energies. With respect to the random fluctuations of the resource, time is an important element of the discussion: storage time on the one hand, time of mobilization of stored energy on the other hand. In this respect, the specification for the production smoothing of a unit connected to the network is quite different from the storage applications for a stand-alone production system.The second chapter becomes more technical, when comparing the lead-acid battery with the other storage systems. The guiding idea is to support this discussion on arguments related to the physical basis of functioning of the components studied. At the same time, it is a pretext to begin the introduction of basic principles of electrochemistry that will be developed and used by the after. There are three main families: accumulators (examples lead acid battery, NiMH, Lithium ion), redox systems or more generally external fuel (example fuel cell) and super capacitors. Overall comparison unflattering for the average performance of the lead battery, saved by its good performance / price ratio.The third chapter explains the technological variants, which shows a great flexibility that allows compromises to adapt to a wide variety of specific needs. Attention has been given to identifying specific aspects which have not been explored and which can lead to improvements, in particular in the context of recent reaction mechanisms, 2In particular, at the positive electrode (linked in particular with the Pavlov demonstration of an intermediate phase between PbO 2 and the electrolyte, of Pb (OH) 2 gel, with poorly elucidated properties). In this chapter we have placed a detailed analysis of the hydrolysis, taking into account the direct recombination of O2 and H2 at the negative electrode also cited by Pavlov. These elements will be taken up and completed in Chapter 4 in modeling.Chapter 4, devoted to modeling and experimentation, is the culmination of the progressive work of introducing electrochemical bases applied to the battery. It will underline the central role of dissemination / migration mechanisms in the functioning.A first "mathematical" aspect concerns an approximation of the diffusion equations by a discrete component network, optimal in terms of the number of components. The overall model of the battery schematically be broken down into three main functions: diffusion, activation, hydrolysis. These functions are interconnected, but efforts will be made to introduce them successively in decoupled form (at least in an approximate manner). A first step is to obtain, largely from specific experiments, realistic values of the parameters of the model

Les batteries plomb/acide ont parfois une durée de vie plus courte que celle espérée. L'origine de ce phénomène, appelé perte de capacité prématurée, a été localisée à la plaque positive. Des essais de cyclage et de surcharge sur des batteries industrielles ont été menés dans le but d'identifier et de comprendre les mécanismes de dégradations qui sont responsables de la chute de capacité. Des analyses de la plaque positive, au cur de la matière active et à l'interface grille/matière active, ont été réalisés tout au long de la vie des batteries et ont permis de conclure quant aux mécanismes intervenant lors de la fin de vie. La chute de capacité des batteries lors du test de cyclage a été attribuée à la formation d'agrégats isolés de matière active positive. Les agglomérats isolés ne peuvent plus participer aux réactions électrochimiques de charge et de décharge. Ce phénomène a été modélisé à partir du mécanisme de frittage en considérant cependant un processus lié à la nature du test de cyclage. La corrosion intergranulaire généralisée de la grille positive entraîne la chute de capacité des batteries testées en surcharge. Cette corrosion implique une déformation importante de la grille et la matière active s'en détache alors progressivement. La grille ne peut plus jouer son rôle de collecteur - distributeur de courant

La durée de vie et les performances de batteries fermées au plomb pour l'application au véhicule électrique ont été améliorées grâce à l'application par le biais d'un nouveau séparateur (AJS) d'une pression mécanique sur les blocs d'électrodes. AJS peut soutenir une pression élevée pendant toute la vie de la cellule. Ainsi, l'espace libre pour l'expansion des matériaux actifs est limité. La matière active négative est alors compactée mais l'électrode positive développe une structure avec un squelette robuste face à la décharge et de larges pores qui permettent une utilisation homogène de la matière active sur toute son épaisseur. Sur la grille positive, la corrosion diminue ainsi que les effets associés à sa croissance car AJS stabilise mécaniquement le bloc d'électrodes. L'utilisation d'acide phosphorique augmente les performances des cellules à fort courant de décharge si elles sont chargées avec le régime adéquat. Cet effet disparaît au cours du cyclage. La recombinaison de l'oxygène est lente dans les cellules avec AJS mais suffit pour une vie supérieure à 1000 cycles profonds. L'oxygène passe de l'électrode positive à la négative par l'espace libre autour des électrodes et par des canaux dans le séparateur libérés de leur électrolyte par une surpression d'oxygène.

Dans l'optique de mieux dimensionner, sur l'ensemble de leur cycle de vie, les systèmes photovoltaïques autonomes et hybrides, les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont concerné deux principales voies. Tout d'abord, l'action sur le profil de consommation, permettant de se rapprocher du comportement solaire idéal du consommateur, a été étudiée. A même service énergétique rendu au consommateur, des gains importants, que ce soit en termes de coûts économiques ou énergétiques sur cycle de vie ont pu être mis en avant notamment par la minimisation du recours au stockage. Parallèlement, une technologie d'accumulateurs Li-ion, innovante dans le cadre de ces systèmes, a été évaluée sur la base du coût énergétique primaire global du système sur son cycle de vie, donc incluant le vieillissement de ses composants. Les résultats ont montré qu'en raison d'une meilleure durée de vie et de plus faibles pertes énergétiques, cette technologie fait figure à moyen terme de concurrent sérieux de la technologie Plomb-Acide universellement utilisée à l'heure actuelle. Ces travaux concernant des systèmes à petites échelles préfigurent ce qu'il sera possible de faire à plus grande échelle dans les « réseaux intelligents » qui permettront d'exploiter plus massivement les ressources renouvelables comme le soleil et le vent, très largement disponibles.