Collège professeur Albert Debeyre LOOS La voiture à eau salée Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 1
La voiture à eau salée Le contexte scientifique Avec le développement des énergies renouvelables et l'épuisement à court terme des énergies fossiles, l'objectif du projet est d'étudier un moyen de faire fonctionner un moteur sans utilisation d'énergie fossile et à moindre coût. L'eau de mer est présente à 71.2 % sur la terre, nous pensons que cela pourrait être une énergie propre et moins couteuse. Elle pourrait être utilisée dans de nombreux pays et aussi les pays en cours de développement pour produire de l'énergie. Elle pourrait faire baisser la pollution et limité le réchauffement climatique. Ce projet est aussi dans l'optique de la COP21 pour réduire l effet de serre et limiter le réchauffement planétaire mondial à seulement 2 C d'ici la fin du siècle. La photo du groupe Organisation du travail 1.2. Comment se forme l eau salée Le processus de formation des cristaux de sels remonte à la formation primitive de la Terre, il y a 3.5 milliards d'années. A cette époque, l'atmosphère terrestre était riche en vapeur d'eau et Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 2
en dioxyde de carbone (appelé aussi gaz carbonique) qui étaient dégagés à profusion du fait de l'activité volcanique intense qui régnait alors sur Terre. Le goût salé vient de l ion sodium, présent dans l eau de mer, et constituant du sel de mer. 1.2. Composition de l eau salée D après "Les Océans, M. Revault d Allones, PUF, Que-sais-je, 1995", dans 100 g des sels d eau de mer, on a : 77,75 g de chlorure de sodium 10,88 g de chlorure de magnésium 4,74 g de sulfate de magnésium Comme on le voit de ces chiffres, nous pouvons dire que le chlorure de sodium (sel formé des ions sodium et des ions chlorure) est majoritaire à 77% dans l eau de mer. Qu entend-on par sel? Dans le langage courant, ce que nous appelons "le sel", c est le composant essentiel de notre sel de table : son nom chimique est "chlorure de sodium". Au sens chimique du terme, un sel est un composé formé par un acide et une base (ancienne définition), aujourd hui on dira plutôt qu un sel est un composé ionique c est-à-dire formé d ions de deux sortes : des anions (atomes ayant gagné un ou plusieurs électrons) et des cations (atomes ayant perdu un ou plusieurs électrons). Au total, la charge électrique du sel est nulle. Par ailleurs la salinité de l océan fut presque constante au cours des 200 derniers millions d années. En effet tout un système d échanges entre la mer et son environnement (fonds sousmarins, rivières, atmosphère, littoral) maintient la composition des océans quasi-constante sous l effet d apports et de retraits de matière. 1.3. Proportion sur la terre Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 3
Les graphiques ci-dessus montrent qu il y a beaucoup plus d eau salée que de terre ou d eau douce. Plus des deux tiers de l eau douce est conservée à l état solide dans les glaces polaires et les neiges éternelles, et un peu moins d un tiers est constitué des eaux souterraines. Le reste des réserves d eau douce est réparti principalement à la surface des continents dans les lacs, les cours d eau et également dans l atmosphère. Sur le schéma ci-dessous on peut voir le cycle de l eau : le trajet de l eau commence par les précipitations qui coulent le long des montagnes et rejoignent les trajets des fontes des glaciers et calottes glaciaires. Ce voyage continue par des ruisselets, ruisseaux qui se transforment en rivières, puis fleuves qui finissent dans les mers et océans. L eau peut aussi provenir des grottes souterraines (nappes phréatiques) qui rejoignent les fleuves. Ensuite l eau s évapore, créée des nuages et les précipitations retombent sur les montagnes. 1.4. Pourquoi est-ce c est une énergie renouvelable Eau salée + eau douce = électricité La famille des énergies renouvelables et inépuisables est heureuse d'annoncer la prochaine venue au monde d'un nouveau petit. Elle s'appellera énergie osmotique. L'osmose est un phénomène naturel. Dans un récipient séparé par une membrane qui ne laisse passer que l'eau, on met d'un côté de l'eau très salée, de l'autre de l'eau peu salée. On observe un déplacement des molécules d'eau du côté peu salée vers le très salée. Nous pensons que cette énergie ne révolutionnera pas notre manière de produire de l'électricité. Elle a toutefois sa place parmi les énergies propres et renouvelables. Les scientifiques se disent "optimistes sur tout nouveau procédé qui permet à partir d une énergie gratuite de fournir de l électricité de façon non polluante." Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 4
2. Comment fonctionne une pile à eau salée 2.1. Comment fonctionne une pile à eau salée La dégradation des métaux quand ils sont plongés dans l'eau de mer, communément appelée «rouille» - «oxydoréduction» pour les scientifiques - est une réaction chimique qui induit un déséquilibre électronique, c'est à dire qu'il crée un courant électrique. En gros, les deux électrodes qui composent la pile sont trempées dans l eau de mer. Les ions (le sel) passent alors dans les électrodes. On peut dès lors utiliser cette batterie. L électricité est née! 2.2. Composant et fonctionnement Cathode en Magnésium Feutre Anode Carbone+ Air Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 5
Le réservoir est équipé d une plaque de carbone et d une plaque de magnésium. Préparez et injectez quelques gouttes de votre mélange d eau salée dans le réservoir. Le contact de l eau salée avec les plaques métalliques va créer un courant. Avec quelques gouttes d eau salée la voiture roule pendant 10 à 15 minutes 2.3. Préparation de l expérience Préparation de la pile o Mise en place de l anode carbone +air o Mise en place du feutre o Mise ne place du magnésiun Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 6
o Fermeture de la pile Préparation de l eau Salé (carburant) o Il faut 50 grammes d eau pour 10 grammes de sel 2.4. Expérimentation o Expérimentation 1 L expérimentation consiste à mesurer la valeur tension en courant continu et ampérage de la batterie dans le temps des relevés seront réalisé toutes les minutes. Nous avons décidé d utiliser un multimètre pour mesurer le tension et l ampérage et un chronomètre pour le temps. Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 7
Multimètre Voiture avec moteur Mesure tension et intensité Chronomètre Le temps Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 8
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 Nous pouvons observer qu en fonction du temps la tension et ampérage diminue donc nous concluons que la puissance au niveau moteur diminue (P=U*I) Temps en secondes Tension en volt continu Intensité en mini Ampères 60 1.5 38 120 1.36 38 180 1.34 38 240 1.28 34 300 1.25 33 360 1.22 30 420 1.22 15 480 0.03 10 540 0 0 600 0 0 660 0 0 720 0 0 780 0 0 840 0 0 900 0 0 960 0 0 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 0,9 1 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Tension en volt continu Tension en volt continu 40 30 Intensité en mini Ampères 20 10 Intensité en mini Ampères 0 Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 9
0,06 Puissance en watts 0,05 0,04 0,03 Puissance en watts 0,02 0,01 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 Nous avons rencontré un problème lors de l expérimentation qui est la précision du multimètre qui n a pas permis de mesurer l ampérage au-dessus de 540 secondes Expérimentation 2 La deuxième expérimentation consiste à mesurer le temps de fonctionnement de la pile sur la voiture. Car nous pensons que les différents frottements au cours du fonctionnement peut réduire le temps d utilisation de la pile. AU bout de 8 mm 02 secondes le moteur de la pile s arrête de fonctionner 3. Conclusion sur son développement La pile a se niveau vu sa puissance ne peut faire fonctionner que des petits objets dans un temps très court. Au niveau perspective, il serait intéressant de voir comment cette pile peut s intégrer pour faire fonctionner un objet du quotidien et son coût de revient. Les expérimentations non pas pris en compte l environnement (température, humidité,..) qui pourrait être d autres Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 10
facteurs influents sur la puissance de la pile. Peut-être que cette énergie pourrait être couplé avec d autre énergie renouvelable (énergie solaire, etc ). Site internet : http://sciences.blog.lemonde.fr/2007/12/01/eau-salee-eau-douce-electricite/ http://lewebpedagogique.com/svt21610/2011/12/10/la-repartition-de-l%e2%80%99eau-sur-terre/ http://www.cvc.u-psud.fr/spip.php?article149 Référence : Le Professeur RAMAROSON Mamiharijaona (à gauche), Dr. HDR en Métallurgie, professeur à l'ecole Supérieure Polytechnique d'antsiranana et le Professeur RAZAFIMAHENINA Jean Marie (à droite), du Laboratoire d'electronique Industriel ESPA/UNA de l'université Nord d'antsiranana Projet C.Génial Voiture à eau salée Page 11