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RÉSUMÉ
Le réacteur électrochimique ou électrolyseur permet de réaliser des transformations chimiques à l'aide du courant électrique. La science de l'électrolyse date du début du XIXe siècle et dans les années qui suivirent, l'électrochimie permit d'identifier de nouveaux corps purs. Les premiers développements industriels apparurent au début du XXe siècle, puis de nombreux procédés d'électrolyse préparative se développèrent. Les procédés électrochimiques occupent aujourd'hui un rôle très important dans l'industrie chimique et de forts tonnages de produits métalliques et de minéraux sont produits chaque année.
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The electrochemical reactor or electrolyser allows for carrying out chemical transformations via electric current. Electrolysis science dates back to the beginning of the XIXth century and, in the years following, electrochemistry allowed for identifying new pure bodies. The first industrial developments appeared at the beginning of the XXth century and numerous processes of preparative electrolysis were developed. Today the electrochemical processes plays a major part in the chemical industry and high tonnages of metallic product and minerals are produced each year.
Auteur(s)
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Pierre Millet : Ingénieur de l'institut national polytechnique de Grenoble - Maître de conférences à l'université Paris Sud
INTRODUCTION
Le réacteur électrochimique ou électrolyseur permet de réaliser des transformations chimiques à l'aide du courant électrique.
La science de l'électrolyse date du début du XIXe siècle, avec la découverte de l'électrolyse de l'eau. Dans les années qui suivirent, l'électrochimie permit d'identifier de nouveaux corps purs, devenant ainsi un important outil de synthèse. Les premiers développements industriels apparurent au début du XXe siècle, lorsque des dynamos suffisamment puissantes furent disponibles et, au cours du XXe siècle, de nombreux procédés d'électrolyse préparative se développèrent.
Les procédés électrochimiques occupent aujourd'hui un rôle très important dans l'industrie chimique et de forts tonnages de produits métalliques et de minéraux sont produits chaque année.
Le lecteur pourra aussi utilement se reporter à l'article [J 4 804] dans les Techniques de l'Ingénieur.
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Transport du courant électrique dans les solutions électrolytiques
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3. Cinétique interfaciale des processus électrochimiques
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Lorsqu'une électrode conductrice électronique est reliée à un générateur électrique, il est possible de lui soutirer (ou de lui injecter) des électrons, donc de perturber l'équilibre interfacial. Celui-ci répond spontanément en tentant de s'opposer à la cause qui produit ce déséquilibre. La réaction électrochimique se produit donc dans un sens ou dans l'autre, avec passage d'un courant à travers l'interface.
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Si on relie l'électrode à la borne positive du générateur, les atomes métalliques vont se dissoudre à l'interface en laissant leur électron dans la bande de conduction de façon à essayer de compenser ceux qui sont soutirés : c'est la dissolution anodique du métal. Si l'électrode est « inattaquable » par l'électrolyte, le métal ne se dissout pas, et ce sont les particules négatives adsorbées dans la double couche électrique (anions et dipôles) qui vont s'oxyder anodiquement.
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Si l'électrode est reliée au pôle négatif de la source électrique, un dépôt métallique se formera à la surface de l'électrode, lorsque l'électrolyte contiendra des cations métalliques réductibles. Ou bien, les espèces adsorbées (cations et dipôles) seront réduites s'il n'y a pas de cations métalliques. En outre, les électrons injectés dans la cathode par le générateur externe vont contribuer à fixer les atomes métalliques de l'électrode, les empêchant de subir l'attaque de l'électrolyte, ce qui entraîne ce que l'on appelle généralement la protection cathodique des électrodes. Cette protection permet ainsi à des électrodes en acier ordinaire de résister dans l'électrolyte des cellules à chlorate de sodium, alors qu'en l'absence de courant de polarisation, ces électrodes seraient rapidement corrodées.
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Au niveau du réacteur électrochimique, lorsqu'on applique, grâce au générateur électrique externe, une différence de potentiel aux bornes d'une cellule d'électrolyse, il ne se passe rien tant que la valeur de cette tension est inférieure à la tension thermodynamique d'électrolyse (cf. § ...
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Cinétique interfaciale des processus électrochimiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FARADAY (M.) - Experimental Researches in Electricity - , the London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science, Vol. 5, n˚ 27, september 1834.
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(2) - LEROY (R.L.), JANJUA (M.B.I.), RENAUD (R.), LEUENBERGER (U.) - * - J. Electrochem. Soc., 126 (1979) 1674-1682.
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(3) - NAGAI (N.), TAKEUCHI (M.), NAKAO (M.) - * - proceed. of PSVIP-4, June 3-5, 2003, Chamonix, France.
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(4) - HAMANN (C.H.), HAMNETT (A.), VIELSTICH (W.) - Electrochemistry - , Wiley-VCH, 1998.
-
(5) - LANDOLT-BORNSTEIN - Zahlenwerte und Funktionien - , II. Band, 7. Teil. Springer-Verlag, Berlin, 1960.
-
(6) - TREMILLON (B.), DURAND (G.) - Électrochimie. Fonctionnement des cellules d'électrolyse - , [J 1 608], 2001.
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...
1 Organismes. Associations (liste non exhaustive)
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Réacteurs électrochimiques à membrane pour la production d'hydrogène
-
Association française de l'hydrogène
Exposition permanente sur l'hydrogène – énergie (réacteur électrochimique)
http://www.palais-découverte.fr
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