Centrale-Supélec 2025 PSI Physique-chimie 2 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 2 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2025, filière PSI, en 4 heures. Thème : Vélo hybride : supercondensateurs, convertisseur SEPIC, recyclage des batteries lithium-ion, moteur synchrone à aimants permanents et onduleur MLI.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : le pack de supercondensateurs. Modèle de Helmholtz de la double couche : champ et potentiel, capacité, bilan de charge et temps caractéristique, modèle série R0, C0 et mesure de ces paramètres sur un test de décharge. Dimensionnement du pack pour un dénivelé donné, puis convertisseur SEPIC : valeurs moyennes, chronogrammes, gain, rapport cyclique, inductance et capacité limitant les ondulations.
• Partie II : le recyclage de la batterie lithium-ion. Lixiviation d'une électrode NMC111 par l'acide chlorhydrique en deux étapes : exploitation de résultats expérimentaux, stœchiométrie, rendements, modèle à grain rétrécissant et résistance de diffusion, loi t(R) et étape limitante. Précipitation sélective des hydroxydes : produit de solubilité, pH de début de précipitation et séparation des cations.
• Partie III : le moteur roue synchrone et son pilotage. Moteur à aimants permanents : carte de champ, parité et période de la composante radiale, énergie magnétique dans l'entrefer, couple électromagnétique, condition de couple moyen non nul et couple maximal. Onduleur à commande MLI : séquences des interrupteurs, série de Fourier, élimination d'harmoniques, taux de distorsion et système vérifié par les angles de commutation.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Réactions de dissolution et de précipitation
• Régimes transitoires
• Circuits électriques dans l'ARQS
• Filtrage linéaire
• Système physico-chimique et état final d'une transformation chimique
• Équations différentielles linéaires
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur

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