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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Électrodes
En anglais
5. Membranes d'électrolyse
5.1 Généralités
Depuis le début des années 1970, un nouveau type de séparateur est utilisé en électrolyse : la membrane.
Contrairement au diaphragme qui est poreux, la membrane n'est, en principe, perméable qu'aux ions que sa structure prévoit de transférer. Il s'agit d'une membrane permsélective d'ions. Ainsi, pour l'électrolyse des solutions de NaCl, on utilise des polymères fluorés, greffés de terminaisons sulfoniques ou carboxyliques, qui confèrent des propriétés d'échange et de transport de cations (membrane dite « cationique ») (voir figure ).
L'ion Na+ se déplace ainsi à travers la membrane sous l'effet du champ électrique, comme le montre la figure .
La membrane doit être chimiquement stable et résistante dans les conditions de l'électrolyse, ce qui est le cas, en général, des résines fluorées.
La membrane est ainsi constituée d'une matrice polymère fluorée comportant des groupes ioniques de type cationique (—
, —COO–...) qui confèrent au matériau ses capacités de transfert ionique. Immergée dans une phase aqueuse, la membrane absorbe de l'eau, et les groupes ioniques, fixés à la matrice, peuvent être considérés comme totalement dissociés, à la manière d'un électrolyte fort en milieu aqueux. Ainsi, on doit considérer une membrane échangeuse d'ions comme un polymère ionique (polyélectrolyte) microporeux. Immergée dans un électrolyte, la membrane absorbe de l'eau par suite du caractère hydrophile des groupes ioniques, ce qui permet les phénomènes de transport.
Il existe à travers le monde trois fournisseurs de membranes pour l'électrolyse chlore soude qui se partagent le marché :
-
l'américain Dupont (avec les membranes Nafion®) ;
-
les japonais Asahi Glass (avec les Flemion®) et Asahi Kasei (avec les Aciplex®).
Tous proposent des membranes compatibles avec les technologies bipolaires (Cellules d'électrolyse chlore-soude[20])...
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Membranes 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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