Électrochimie appliquée - Caractérisations des systèmes électrochimiques

L'électricité était connue lorsque Volta inventa la pile électrique. En effet, l'électricité était déjà utilisée et étudiée comme une curiosité de laboratoire : le frottement de matériaux isolants permettait de créer quelques charges électriques et de les stocker dans des condensateurs. En 1800, lorsque Volta empila des disques métalliques séparés par des matériaux non métalliques mais rendus conducteurs par imprégnation avec de l'eau salée, il constitua la première pile électrique et, grâce à cette première application, il ouvrit aussi la porte de l'électrochimie.

L'électrochimie peut être caractérisée par l'ensemble des phénomènes impliqués dans le passage d'un courant électrique dans un conducteur ionique, indépendamment de son sens. Le passage de ce courant nécessite d'utiliser un système électrochimique constitué par deux électrodes en contact électrique avec le conducteur ionique. La matière impliquée comporte donc des matériaux conducteurs électroniques et un milieu liquide rendu conducteur électrique grâce à la présence d'ions. La caractérisation physique des systèmes électrochimiques utilise principalement des mesures de courant ou de potentiel.

Le passage du courant est généralement accompagné de modifications chimiques des électrodes ou de la matière présente à leur surface. Ce couplage des transformations chimiques avec l'électricité intervient dans deux grandes applications électrochimiques : les piles et les électrolyses. Le passage du courant implique toujours une conversion d'énergie. Un courant et une énergie électrique sont produits à l'aide d'une pile grâce à la consommation d'un oxydant et d'un réducteur, respectivement sur une cathode et une anode. Dans une électrolyse, c'est une énergie électrique qui est consommée et transformée en produits et chaleur.

Depuis Volta, l'électrochimie s'est énormément développée, tant sur le plan fondamental que sur celui des applications dans divers secteurs : l'énergie, la synthèse et la mise en œuvre de matériaux, l'analyse ou encore le monde du vivant. Selon la nature et la dimension des électrodes, et selon l'intensité du courant, l'électrochimie a donné lieu à une grande diversité d'applications industrielles qui sont évoquées dans cet article. Ces applications font toujours l'objet de recherches actives, en particulier lorsqu'elles s'inscrivent dans des objectifs de développement durable et d'une meilleure gestion de la matière et de l'énergie. En effet, le couplage de l'électricité avec des changements de la matière est actuellement au cœur des procédés les plus crédibles de stockage des énergies renouvelables intermittentes.