Par Chris Deziel – Mis à jour le 24 mars 2022
Alexandre Shalamov/Hemera/Getty Images
Les batteries convertissent l'énergie chimique en énergie électrique. Même si une batterie au citron ne donne qu’un rendement modeste, elle démontre le même principe qui alimente les batteries de voiture. Ce guide montre comment construire une cellule électrochimique fonctionnelle à la maison en utilisant deux objets du quotidien :du Coca‑Cola et du vinaigre.
Une cellule électrochimique de base se compose d’une anode, d’une cathode et d’un électrolyte. L'anode (électrode négative) et la cathode (électrode positive) sont constituées de deux métaux différents qui réagissent à des vitesses différentes. Isolés, les électrons circulent trop lentement pour générer un courant utile. L'immersion des électrodes dans un électrolyte, généralement une solution acide, crée un gradient chimique qui pousse les électrons à travers un circuit externe. Tant que la réaction chimique se poursuit, la cellule produit une tension constante.
Toute boisson gazeuse contenant de l'acide phosphorique peut servir d'électrolyte ; Le Coca‑Cola (régulier ou diététique) est un choix populaire. Découpez une bande dans la boîte en aluminium, puis poncez la peinture pour exposer le métal. Utilisez une petite bande de cuivre pour l'anode. Placez les deux bandes dans un verre de Coca‑Cola et connectez un voltmètre. Vous devriez lire environ 0,75 V. L'aluminium fait office de cathode, tandis que le cuivre sert d'anode.
Le vinaigre, qui contient de l'acide acétique, est un excellent électrolyte. Pour l'anode, utilisez une bande de cuivre. Une électrode de zinc, telle qu'un clou galvanisé recouvert de zinc, constitue une meilleure cathode que l'aluminium. Immerger les deux électrodes dans du vinaigre produit environ 1 V. Pour alimenter une LED, connectez deux cellules en série :fixez la LED entre l'anode de la première cellule et la cathode de la seconde, puis pontez les électrodes restantes avec un fil.
Comme le vinaigre est clair, vous pouvez assister à la réaction en temps réel. Après avoir fait fonctionner une LED pendant la nuit, inspectez l'électrode de zinc. Un dépôt sombre et noir d’atomes de cuivre se formera lorsque les ions hydrogène se combineront avec les électrons et se déposeront sur la surface du zinc. Vous pouvez également voir des bulles d'hydrogène gazeux se former sur la bande de cuivre :les ions hydrogène gagnent des électrons pour devenir des atomes d'hydrogène, qui s'associent en molécules H₂.