Comment recharger une pile ?

Revenons tout d’abord sur ce qu’est l’électricité

L’électricité est composée de particules électriques chargées négativement, des électrons qui se déplacent dans le circuit électrique. Pour produire de l’électricité, il faut donc produire des électrons. Dans une pile, c’est une réaction chimique qui produit ces électrons.
recharger une pile
Il y a en fait beaucoup de réactions chimiques qui libèrent des électrons. Par exemple, il suffit de plonger certains métaux comme le zinc, le nickel, le fer ou le plomb dans de l’acide pour que ces métaux cèdent des électrons. Il est très facile d’obtenir une telle réaction chimique. Faisons une petite expérience, prenez un trombone qui est composé d’acier recouvert de zinc et plantez le dans un citron, le zinc s’oxyde au contact de l’acide citrique en libérant des électrons.

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Mais maintenant, comment récupérer ces électrons pour allumer une ampoule ? Revenons à notre réaction chimique, les atomes métalliques ont libéré des électrons et donc ils deviennent chargés électriquement, les atomes se sont transformés en ions. Nous avons donc dans notre pile, notre citron, d’une part des électrons chargés négativement et d’autre part, des atomes chargés positivement, nos électrons ne sont plus rattachés à un atome, ils sont donc en quelque sorte sdf, ils vont donc se chercher un nouveau domicile, un autre atome.

Dans notre pile

Dans notre pile, il se produit une autre réaction chimique qui cette fois va en quelque sorte absorber les électrons. Dans un citron, cette réaction transforme les zones d’hydrogène de l’acide citrique en gaz d’hydrogène. En fait, les 2 réactions chimiques, celle qui produit les électrons et celle qui absorbe les électrons, sont indissociables. Les électrons ne peuvent être libérés que s’ils sont immédiatement réabsorbés.

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Tout l’art de faire une pile consiste donc à faire en sorte que les électrons, entre les 2 réactions, empruntent le circuit électrique que l’on veut alimenter plutôt que de rejoindre directement l’ion positif qui sera leur nouveau domicile. Dans notre citron, il suffit de relier notre morceau de zinc à une ampoule à l’aide d’un fil de cuivre, puis de relier l’autre électrode de l’ampoule au citron à l’aide d’un autre fil de cuivre. L’ampoule s’allume car les électrons passent par le circuit avant de se recombiner avec les ions d’hydrogène. Malheureusement, l’ampoule ne va pas rester allumée indéfiniment car les réactions chimiques épuisent les produits chimiques présents dans le citron. Quand il n’y aura plus de zinc ou d’ions d’hydrogène, les réactions chimiques s’arrêteront et il n’y aura plus de courant dans le circuit.

C’est aussi ce qui se passe dans une pile alcaline traditionnelle où l’échange d’électrons se fait non pas entre le zinc et de l’hydrogène mais entre du zinc et de l’oxyde de manganèse. Mais alors une fois la pile déchargée comment faire pour la recharger. Les réactions chimiques intervenant dans la pile sont partiellement réversibles, c’est-à-dire que si l’on fournit de l’électricité, la réaction chimique s’inverse. Dans notre citron, l’hydrogène s’ionise et les ions de zinc se retransforment en métal. En fait, ce n’est pas si simple car dans notre citron, l’hydrogène, qui est un gaz s’est répandu dans l’atmosphère. Donc pour la pile au citron, c’est fini. Quand la pile est déchargée, il faut changer de citron.

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Pour obtenir une pile rechargeable

Pour obtenir une pile rechargeable, il faut donc trouver un couple de réactions chimiques que l’on peut inverser. C’est le cas, par exemple, dans les piles rechargeables NIMH où l’hydrure métallique le MH de NIMH se transforme dans le métal correspondant en libérant des électrons tandis que l’oxyhydroxyde de nickel, le NI de NIMH se transforme en hydroxyde de nickel en capturant les électrons. Cette réaction est réversible, en fournissant les électrons, c’est-à-dire de l’électricité, les produits chimiques initiaux se reforment et la batterie peut à nouveau fournir de l’électricité.