Cet article est une revue des procédés industriels faisant appel à l’électrochimie.

Sont d’abord étudiées les productions : en milieu sels fondus c’est l’aluminium, le sodium, le magnésium, le fluor ; en milieu aqueux : la soude, le chlore, l’hydrogène et l’oxygène. Sont ensuite citées les purifications des métaux non ferreux, le cuivre, le zinc, le nickel, sans oublier les procédés de recyclage. Autre domaine, celui des traitements de surface, les dépôts protecteurs chrome et zinc, les dépôts décoratifs or et argent, mais aussi la peinture par électrophorèse pratiquée en automobile. L’article se termine en citant les générateurs électrochimiques PEMC, MCFC, et DFMC commercialisés industriellement.

Introduction à l’électrochimie industrielle (lien externe)

Comment préparer des métaux réactifs de grande pureté ? C’est la question que pose l’obtention de terres rares métalliques dont l’usage notamment dans les matériaux magnétiques s’intensifie. L’article y répond en décrivant la plupart des procédés qui relèvent de la réduction des oxydes Ln₂O₃.

Ces procédés sont des procédés pyrochimiques : la métallothermie un peu brutale, mais surtout l’électrolyse en milieu sels fondus. Le choix des précurseurs, celui des matériaux d’électrodes, la composition du bain conditionnent la pureté du métal obtenu. En ce domaine la recherche en procédés est très active.

Procédés électrochimiques en sels fondus pour la préparation de terres rares métalliques (lien externe)

Les propriétés des accumulateurs dépendent de deux grandeurs essentielles : la densité d’énergie en Wh/kg ou Wh /L et la densité de puissance en W/kg. Les matériaux d’anode et de cathodes des systèmes lithium-ion sont largement décrits, les électrolytes complexes sont passés en revue et les perspectives alternatives comme lithium-air et lithium-soufre sont discutées. Les supercondensateurs qui sont des sources de puissance énergétique (5 kW/kg) mais de faible densité d’énergie (10Wh/kg) sont moins connus mais disposent d’applications potentielles variées. Les matériaux d’électrodes en carbone et les électrolytes sont bien décrits, ainsi que les pseudo-capacitifs et les systèmes hybrides. Dans la perspective de la transition énergétique et du défi posé par le stockage de l’électricité intermittente, c’est un article majeur.

Accumulateurs et supercondensateurs [...] (lien externe)

L’auteur ne se contente pas de donner les principes et les applications, mais aussi les dernières avancées et récents développements. Les microélectrodes, les électrodes sérigraphiées, les biocapteurs débouchent sur de nombreuses applications. Les biocapteurs ampérométriques par exemple ont ouvert la voie aux capteurs miniaturisés, utilisables en médecine clinique. Tout lecteur intéressé par l’analyse chimique et ses applications trouvera ici un article complet avec de nombreuses références.

Électrochimie analytique : potentiels et limitations (lien externe)

La convergence entre les nanotechnologies, la biotechnologie, l’informatique et les sciences cognitives (NBIC) s’est faite grâce à la chimie. Maintenant de grandes sociétés américaines comme Google se lancent afin de supprimer la neurodégénérescence et s’attaquer au vieillissement. C’est d’une part la miniaturisation des circuits intégrés en électronique qui permet l’accès aux super- calculateurs et l’approche du fonctionnement du cerveau humain et d’autre part le développement de la robotique jusqu’à l’intelligence artificielle. Le séquençage du génome ouvre le domaine des manipulations génétiques et les traitements médicaux personnalisés. Les chercheurs et les grandes compagnies « anti-âge » promettent qu’avec les NBIC le prolongement de la vie est pour demain.

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Après un bref rappel historique de l’éclairage électrique, on décrit les LED (Light Emitting Diode). Ce sont des semi-conducteurs qui émettent des photons sous l’influence d’un courant électrique. Les compositions de ces diodes sont à base d’arséniures ou de nitrures comme AsGa, GaN ou InGaN qui ont permis de couvrir tout le spectre de l’infrarouge jusqu’au bleu intense et de recomposer la lumière blanche.

Les caractéristiques d’émission, de consommation et de longévité sont données. Les diodes électroluminescentes organiques OLED arrivent elles-aussi sur le marché. Leurs compositions chimiques améliorées et leurs meilleures tenues dans le temps trouvent leurs applications en télévision et en imagerie électronique.

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La 3D ou fabrication additive est tout à fait différente des images 3D que l’on peut voir au cinéma ou sur certains téléviseurs. Elle consiste à construire des pièces en déposant l’une après l’autre des couches de plastiques grâce à un système qui ressemble beaucoup à une imprimante à jet d’encre commandé par un logiciel d’une représentation à trois dimensions de l’objet à construire.

On décrit les différents procédés de dépôts, les polymères et poudres métalliques d’alimentation des dépôts. Quelques exemples de réalisations sont illustrés et les débuts d’applications en biologie, notamment pour la fabrication de tissus d’organes, sont montrés. Ces nouvelles technologies sont appelées à un développement prodigieux non seulement pour les particuliers mais surtout pour l’industrie.

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La description des solides est présentée ici de manière très pédagogique avec la présentation des solides métalliques, covalents, ioniques. Le passage du modèle à la réalité est explicité avec soin à l’aide de schémas de triangulaires très clairs ! La nature de la liaison chimique est primordiale pour la compréhension des édifices cristallins ; et pour expliquer les déformations des cristaux tels que les solides ioniques à base d’éléments de transition comme les spinelles, l’étude précise des configurations électroniques des atomes nécessaires !

Les effluents hospitaliers sont les principales sources d’émission des résidus pharmaceutiques. Ils sont classés en groupes anatomiques et thérapeutiques. La gamme de concentration est très large : du ng/L à quelques mg/L. On peut définir un quotient de danger qualifiant son danger écotoxicologique.

Les quinze résidus pharmaceutiques les plus dangereux sont répertoriés sur le plan de l’écotoxicité, de la bioaccumulation dans les organismes aquatiques selon un code bien précis (ATC). Les structures moléculaires de ces résidus sont indiquées dans un tableau synthétique.

Le procédé Kraft est un procédé d’obtention de fibres de cellulose.

Ce procédé consiste en un traitement du bois, à haute température (160 °C), par des sulfures en milieu basique. L’extraction des hémicelluloses par hydrolyse acide ou à chaud à 160 °C est présentée et un tableau de la composition de l’hydrolysat issu de cette extraction à partir de bois termine cette fiche de mise au point du procédé industriel.