Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Alain DAMIEN : Ingénieur des Arts et Manufactures - Ingénieur-chercheurÉlectricité de France (EDF)
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Lire l’articleINTRODUCTION
En fonction des débits souhaités et des disponibilités énergétiques locales, la production d’hydrogène s’effectue selon divers procédés :
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la décomposition des hydrocarbures par reformage à la vapeur du gaz naturel ou oxydation partielle des coupes pétrolières, du charbon... ;
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le craquage du méthanol ;
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l’électrolyse de l’eau, qui fait l’objet de cet article.
L’hydrogène peut aussi être obtenu comme sous-produit d’unités de craquage, de vapocraquage, de reformage catalytique, d’électrolyse de saumures, de cokéfaction.
Le stockage et le transport de l’hydrogène nécessitent la compression de ce gaz. Par conséquent, l’électrolyse de l’eau est opérée suivant deux techniques :
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à pression atmosphérique [appareils Norsk-Hydro, Bamag, Demag, CJB (Constructor John Brown), de Nora, Oerlikon distribué par ABB (Asea Brown Boveri)...] suivie d’une compression ;
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à une pression inférieure ou égale à 3 MPa (soit 30 bar) (Lurgi) pour les appareils industriels et pouvant dépasser 10 MPa (soit 100 bar) sur certains modèles destinés aux sous-marins.
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Conception des appareils industriels3. Matériaux
3.1 Matériaux de structure
Les premiers appareils industriels travaillaient en milieu acide (acide sulfurique) et utilisaient le plomb comme matériau conducteur pour les électrodes et les tuyauteries. Or les problèmes de corrosion des électrodes ont rapidement conduit tous les constructeurs à employer des solutions alcalines.
Les aciers austénitiques à 18 % de chrome et 10 % de nickel conviennent pour des températures de fonctionnement inférieures à 90 oC. Entre 90 et 120 oC, l’emploi du Monel Alloy 400 ou d’aciers austénitiques à 25 % de chrome et 20 % de nickel devient nécessaire. Au-delà de 120 oC, le Nickel 200 ou 201 demeure la seule alternative.
Monel Alloy 400 et Nickel 200 ou 201 sont des marques déposées de International Nickel Co.
Les étanchéités et l’isolement des cellules les unes des autres nécessitent l’emploi de matériaux isolants compatibles avec le milieu basique. Les matériaux en usage sont le polysulfone jusqu’à 120 oC et les résines fluorées (PTFE, FEP, PFA) aux températures supérieures. Certains joints à base d’amiante et d’élastomères sont employés afin d’introduire un peu d’élasticité.
HAUT DE PAGE3.2 Cathodes
La protection cathodique et le milieu basique limitent les problèmes de corrosion de la cathode. Ainsi, le fer (acier doux) se trouve dans une de ses zones de passivité et peut être employé jusqu’à 100 oC.
La recherche d’une surtension cathodique plus faible conduit à activer la cathode par formation d’un dépôt de surface à action catalytique :
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Matériaux
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BRENNER - Electrodeposition of alloys. Principles and practice. - Academic Press Inc. (1963) (o).
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(2) - NORSK-HYDRO - Procédé de préparation de cathodes actives pour des appareils électrochimiques. - Brevet français, no 2381836, 22 sept. 1978.
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(3) - BADGER (E.H.M.), GRIFFITH (R.H.), NEWLING (W.B.S.) - The catalytic decomposition of simple heterocyclic compounds. - Proc. Roy. Soc., 197, p. 184-191 (1949) (+).
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(5) - FEDOTEV (N.P.), BEREZINA (N.V.), KRUGLOVA (E.G.) - * - Zh. Prikl. Khim., 21, p. 317-328 (1948) (o).
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(6) - SASAKI (K.), SUGYANO (K.) - * - Kogyo Kogaku Zasshi, p. 387-392, juin 1957 (o).
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