Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La base d’un réacteur électrochimique est une cellule constituée des électrodes dont la nature, la forme, la position, l’état de surface impactent grandement le rendement énergétique global. Ces deux conducteurs de courant plongent dans un électrolyte, aux bornes de cet ensemble est appliquée une différence de potentiel. D’autres facteurs influent sur la sélectivité des réactions électrochimiques, notamment le contrôle de la composition, de la concentration, de la température et du pH de l’électrolyte. Cet article traite non seulement des paramètres physiques des cellules d’électrolyse, des différentes composantes de la tension, du bilan énergétique, mais aussi de l’analyse de risque de ce procédé en milieu industriel.
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The basis of an electrochemical reactor is a cell that consists of electrodes whose nature, shape, position, and surface condition significantly impact the overall energy efficiency. These two current conductors are immersed in an electrolyte; a difference in potential is applied to the terminals of the assembly. Other factors influence the selectivity of electrochemical reactions, including the control of the composition, the concentration, the temperature and the pH of the electrolyte. This article not only discusses the physical parameters of electrolysis cells; the various voltage components, the energy balance, but also the risk analysis of this process within an industrial environment.
Auteur(s)
-
Jean-Christophe MILLET : Responsable procédé chlore-soude, Arkema France
INTRODUCTION
Le système constitué des électrodes, des électrolytes avec leur domaine de fonctionnement – et éventuellement des diaphragmes ou membranes – constitue le fondement du réacteur électrochimique.
Pour plus d'informations théoriques sur les réacteurs électrochimiques et pour les notations et symboles, on se reportera à l'article [J 4 802] dans le même traité.
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Présentation
Bilan énergétique de l'électrolyse
En anglais
1. Caractéristiques fondamentales d'une cellule d'électrolyse
La figure représente schématiquement une cellule d'électrolyse de NaCl en solution, avec membrane.
-
Deux conducteurs de courant, appelés anode et cathode, plongent dans une solution aqueuse de sel caractérisée par sa conductivité ionique (on remarquera que ce milieu est différent pour les deux conducteurs dans le cas de la technologie membrane, et le même pour le diaphragme).
Si l'on applique aux bornes de cet ensemble une différence de potentiel, la dissociation des ions permet le passage d'un courant électrique, pourvu que la différence de potentiel appliquée soit supérieure à une tension minimale E 0 (figure ) que nous analyserons au paragraphe .
La courbe E ≥ f (I ) tend à devenir linéaire, au moins pour les solutions concentrées, et pour les surtensions et densités de courant faibles. Pour plus d'informations sur l'expression analytique exacte de cette courbe Cellules d'électrolyse chlore-soude[27]. Aussi extrapole-t-on la droite expérimentale pour déterminer
![]()
, bien que cette valeur soit souvent différente de la tension minimale réelle d'électrolyse E 0 .Sous l'influence du champ électrique, les ions se déplacent de la façon suivante :
-
les ions négatifs (anions) migrent vers les anodes ;
-
les ions positifs (cations : métalliques, protons, etc.) migrent vers la cathode.
Dans le cas de la figure , les réactions principales sont les suivantes :
À l'anode (oxydation de l'ion chlorure) :
![]()
( 1 )
À la cathode (réduction de l'eau) :
![]()
-
, bien que cette valeur soit souvent différente de la tension minimale réelle d'électrolyse E 0 .
( 1 )
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Caractéristiques fondamentales d'une cellule d'électrolyse
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOCKRIS (J.O'M.) et coll - Comprehensive treatise of electrochemistry. - Plenum Press (1982).
-
(2) - STORCK (A.), CŒURET (F.) - Éléments de génie électrochimiques. - Lavoisier (1984).
-
(3) - COULTER (M.O.), JACKSON (C.) - Modern chlor alkali technology. - Vol. 1 et 2, Society of Chemical Industry, Ellis Horwood Ltd (1980-1983).
-
(4) - ANTROPOV (L.) - Électrochimie théorique (traduit du russe). - Éditions de Moscou (1975).
-
(5) - Perfluorcarbon ion exchange membranes. - Atlanta Symposium, The Electrochemical Society, oct. 1977.
-
(6) - THIELE (W.), SCHLEIFF (M.) - Calcul de la proportion stationnaire de phase gazeuse dans les réacteurs électrochimiques à dégagement des gaz. - Chem. Tech., 38, no 3, p. 107-10 (1986).
- ...
(Liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE1.1 Technologie membrane bipolaire
• AK (AshiKasei), Japon, cellule ML32NC® http://www.asahi-kasei.co.jp/asahi/en/
• CEC (Chlorine Engineers Corp), Japon, cellule Bitac® http://www.chlorine-eng.co.jp/eng/product/record/record2.thml
• INEOS, Royaume Uni, cellule Bichlor® http://www.ineos.com/
• UHDE, Allemagne, cellule BM 2.7® http://www.uhde.biz/
HAUT DE PAGE1.2 Membranes d'électrolyse chlore-soude
• AGC (Asahi Glass), Japon, Flemiou® http://www.agc.co.jp/
• AK, Asahi Kasei, Japon, Aciplex® http://www.asahi-kasei.co.jp/asahi/en/
• Dupont, USA, Nafion® http://www.dupont.com/
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