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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Caractéristiques fondamentales d'une cellule d'électrolyse
En anglais
7. Sécurité en électrolyse industrielle : analyse des risques
7.1 Décharges électriques
Les cellules d'électrolyse constituent des appareils sous tension parcourus par des courants électriques continus de forte intensité. La mise en série des cellules constitue une addition de différences de potentiels pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de volts.
Tout l'équipement d'électrolyse est évidemment isolé par rapport à la terre, par exemple grâce à des isolateurs entre cellules et supports. Cependant, l'environnement des « séries » de cellules d'électrolyse comporte, presque toujours, des pièces conductrices (charpentes, tuyauteries, etc.) mises à la terre. Il existe donc un risque important de passage de courant entre l'équipement d'électrolyse et la terre, si l'isolement est rompu, par exemple par le contact accidentel de pièces métalliques (tuyauteries, outils...), ou par l'homme lui-même, s'il n'est pas isolé électriquement du sol.
L'effet d'un tel court-circuit est aggravé par l'importance de la tension. Aussi, une première mesure consiste à limiter le nombre d'électrolyseurs en série et à réaliser, au milieu de la série, un point de tension nulle (par exemple, pour une différence de potentiel totale de 400 V, on aura + 200 V et – 200 V aux deux bornes du redresseur).
Une deuxième mesure consiste à rendre difficile, sinon impossible, la mise à la terre accidentelle d'un opérateur. Ce dernier portera des chaussures spéciales isolantes.
On disposera, éventuellement, un caillebotis ou un tapis isolant dans la zone de circulation. On étudiera soigneusement les risques de contact avec les pièces de l'environnement immédiat susceptibles d'être à la terre, dont l'implantation sera étudiée pour diminuer les risques de contact (hauteur, distance). Dans le cas où cela n'est pas possible, on isolera ces pièces par des revêtements élastomères ou plastifiés.
On donnera la préférence, pour la construction, à des matériaux isolants (béton, plastiques, acier ébonité, acier caoutchouté...).
Les outils utilisés pour l'entretien seront isolants, comme habituellement pour les travaux sur installations électriques, et le personnel portera une protection individuelle isolante. Les conducteurs de courant reliant les cellules d'extrémité aux redresseurs, qui sont souvent constitués de barres métalliques de forte section, seront protégés des contacts accidentels par...
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Sécurité en électrolyse industrielle : analyse des risques
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).
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(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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