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Matériaux pour les cellules photovoltaïques organiques et nanocristallines à colorant

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Applications des liquides ioniques en électrochimie

Auteur(s) : André RAHIER

Date de publication : 10 nov. 2016

Relu et validé le 26 avr. 2021

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Électrochimie appliquée - Caractérisations des systèmes électrochimiques

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RÉSUMÉ

Les liquides ioniques forment une nouvelle classe de solvants dont les propriétés permettent de réaliser des conversions chimiques réputées difficiles ou impossibles à mener dans les solvants classiques. Dans cet article, il est question des applications électrochimiques de ces nouveaux solvants. Les propriétés des liquides ioniques sont passées en revue et plusieurs exemples d'applications sont traités comme la synthèse de métaux réducteurs, les dépôts électrolytiques, les conversions d'énergie, les applications électro-analytiques et celles qui concernent les matériaux nucléaires ainsi que les nanomatériaux. Des recommandations destinées à guider le lecteur qui souhaiterait modifier un procédé ou créer un nouveau procédé en faisant appel aux liquides ioniques sont formulées.

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ABSTRACT

Applications of Ionic Liquids in Electrochemistry

Ionic liquids belong to a novel class of solvents, whose properties permit chemical conversions that cannot easily be performed in classical solvents. This article deals with electrochemical applications of these new solvents. The properties of ionic liquids are reviewed, and several practical examples are discussed, e.g. the synthesis of reductive metals, electro-depositions, energy-related applications, electro-analytical processes, nuclear applications and processes related to nanomaterials. Some recommendations are made that will serve as a guide for the reader who would like to use ionic liquids either to modify an existing process or to design a new one.

Auteur(s)

André RAHIER : Docteur en Électrochimie appliquée - Chercheur indépendant, Wonck, Belgique

INTRODUCTION

Les liquides ioniques forment une nouvelle classe de solvants. Ce sont des sels fondus à une température inférieure à 100 °C. Ils possèdent des propriétés physico-chimiques intéressantes à plus d’un titre, et sont utilisés dans de nombreux domaines de pointe comme les synthèses organiques, la catalyse, la pharmacie, la métallurgie et bien d’autres encore. Cet article traite spécifiquement des applications qui font appel aux techniques et concepts électrochimiques au sens large : corrosion, énergie, électrodépôts, électrosynthèses et électrochimie analytique. Il n’est pas possible d’examiner tous les cas pratiques de façon exhaustive tant le nombre d’applications dans ces secteurs est élevé. De même, plusieurs milliers de liquides ioniques ont déjà fait l’objet d’études diverses et, théoriquement, il est possible d’en synthétiser encore plusieurs millions. Pour ces raisons, nous avons adopté une approche qui consiste à passer en revue les propriétés essentielles de ces nouveaux milieux réactionnels, à souligner les avantages et inconvénients des liquides ioniques par rapport aux solvants plus courants, à traiter des exemples qui montrent quels sont les compromis à accepter pour profiter au mieux de propriétés particulières, et enfin à fournir au lecteur une bibliographie, certes également non exhaustive, mais qui servira de point de départ en vue d’approfondir un aspect particulier ou un autre. Les propriétés examinées comprennent la conductivité électrique, la viscosité, les températures de fusion, de décomposition et de transition vitreuse, le domaine d’électroactivité, la densité et la tension superficielle.

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MOTS-CLÉS

liquide ionique | solvants | sels fondus | applications électrochimiques

KEYWORDS

ionic liquid | solvents | molten salts | electrochemical applications

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - CABANE (B.), HENON (S.) - Liquides, solutions, dispersions, émulsions, gels. - Belin (2007).
(2) - TREMILLON (B.) - La chimie en solvants non-aqueux. - Presses Universitaires de France (1971).
(3) - WENDT (H.), KEYSA (G.) - Génie électrochimique. Principes et procédés. - Dunod (2001). Traduit de l’anglais par Jean-François Fauvarque, Éric Agel et Patrice Simon.
(4) - WOH FOONG (C.), EINAR HUSTAD (J.), LOVSETH (J.), NYDAL (O.J.) - Numerical study of a high temperature latent heat storage (200 to 300 °C) using eutectic nitrate salt of sodium nitrate and potassium nitrate. - Actes de la Conférence COMSOL, Paris (2010).
(5) - GAUNE-ESCARD (M.) - Molten salts : from fundamentals to applications. - Acte de la Conférence NATO Advanced Study Institute on Molten Salts, Kas, Turquie (2001).

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Sites Internet

Banque de données physico-chimiques du NIST http://ilthermo.boulder.nist.gov/

Brochure ChemFiles, vol. 5, n° 6, Sigma Aldrich https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/Brochure/al_chemfile_v5_n6.pdf

Site de la société Scionix http://www.scionix.co.uk/

Site de la société Dyesol http://www.dyesol.com/

Présentation générale des liquides ioniques en tant qu’électrolyte pour les cellules solaires à colorants : DESILVESTRO (H.) – Ionic Liquids – The Panacea for Dye Solar Cells ? http://www.dyesol.com/media/wysiwyg/Documents/dsc-resource-library/Ionic_liquids_The_Panacea_for_Dye_Solar_Cells-Dyesol-Hans-Desilvestro-2007.pdf

HAUT DE PAGE

2 Brevets

ABBOTT Andrew P., DAVIES David L., CAPPER Glen, RASHEED Raymond K., TAMBYRAJAH Vasuki. – Ionic Liquids and their Use. US Patent App. n° US7196221B2, PCT/GB2001/004306 (2007)

ABBOTT Andrew P., DAVIES David L., CAPPER Glen, RASHEED Raymond K., TAMBYRAJAH Vasuki. – Ionic Liquids and their Use as Solvent. US Patent App. n° US7183433B2, PCT/GB2001/004300 (2007)

ABBOTT Andrew...

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - ASPECTS THÉORIQUES

1.1 - Rappels concernant les solvants
1.2 - Particularités des solvants ionisés
1.3 - Notion de liquide ionique
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2 - CLASSIFICATION DES LIQUIDES IONIQUES

2.1 - Caractère protique/aprotique
2.2 - Sensibilité à l’eau et à l’oxygène
2.3 - Rôle particulier des anions
2.4 - Toxicité et caractéristiques environnementales
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3 - PROPRIÉTÉS PHYSICO-CHIMIQUES

3.1 - Températures de fusion, de décomposition et de transition vitreuse
3.2 - Domaine d’électroactivité
3.3 - Conductivité électrique et viscosité
3.4 - Densité, tension superficielle
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4 - APPLICATIONS EN ÉLECTROCHIMIE

4.1 - Avantages et inconvénients
4.2 - Production et stockage de l’énergie
4.3 - Électrodépôts de matériaux
4.4 - Corrosion
4.5 - Applications analytiques
4.6 - Traitement des combustibles et des déchets nucléaires
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5 - CONCLUSION

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