Présentation
Auteur(s)
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Jacques BOUTEILLON : Professeur à l’Université Joseph-Fourier de Grenoble
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Jean-Claude POIGNET : Professeur à l’Institut national polytechnique de Grenoble - Directeur de l’École nationale supérieure d’électrochimie et d’électrométallurgie de Grenoble
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les sels fondus peuvent être définis comme des milieux liquides, comprenant formellement au moins un type d’anion et un type de cation, et ne comportant pas de solvant moléculaire, qu’il soit aqueux ou organique.
On s’est limité, dans cet article, à l’étude des sels intéressant les électrochimistes, c’est-à-dire à l’étude des sels fondus qui possèdent un vaste domaine de stabilité électrochimique, soit du côté anodique, soit du côté cathodique ou bien des deux côtés, et qui présentent une conductivité électrique élevée. Il s’agit donc d’halogénures alcalins et de leurs mélanges, très utilisés dans l’industrie, mais aussi d’un grand nombre d’autres sels qui comportent souvent un cation alcalin.
La présentation des constantes électrochimiques prises en compte est divisée en deux ensembles : les données relatives aux électrolytes fondus, et les données relatives aux interfaces entre les électrodes et les électrolytes fondus.
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Constantes physico-chimiques concernant l’électrolyteArticle inclus dans l'offre
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1. Généralités sur les sels fondus
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La variété des sels fondus est extrême, puisqu’il en existe autant que de sels et de mélanges de sels ; la seule condition pour l’existence du sel fondu est qu’il ne se décompose pas avant de fondre et qu’il ne se sublime pas exagérément.
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Les sels fondus peuvent être complètement, partiellement ou pratiquement pas ionisés. Le chlorure de zinc fondu, par exemple, se présente sous forme d’une macromolécule et n’est pratiquement pas ionisé lorsqu’il est pur. Par contre, lorsqu’on lui ajoute du chlorure de potassium KCl, il se produit une ionisation partielle selon la quantité de chlorure de potassium ajoutée. Le chlorure de potassium pur fondu est, lui, totalement ionisé.
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Les températures de fusion des sels, purs ou à l’état de mélanges, varient, selon leur nature, de l’ambiante jusqu’à plus de 1 000 oC.
La sélection de sels proposée ici, selon les domaines de température d’utilisation, est la suivante :
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de la température ambiante à 150 oC : HF-KF, des halogénures d’alkylpyridinium, leurs mélanges avec des acides de Lewis tels que AlCl3 ;
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de 150 à 250 oC : des mélanges de chlorures alcalins et de chlorure d’aluminium ;
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de 250 à 400 oC : des mélanges de nitrates alcalins, de nitrates et de nitrites alcalins, des hydroxydes alcalins ;
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de 450 à 1 000 oC : des halogénures alcalins, des mélanges d’halogénures alcalins, des sulfates alcalins, de la cryolithe, des carbonates alcalins ;
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pour les températures supérieures à 1 000 oC : des laitiers, des silicates.
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Les grands types d’utilisation des sels fondus sont les suivants :
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préparation de métaux et d’éléments très réducteurs ou d’alliages (le sel doit alors être difficilement réductible) : cryolithe pour la préparation de l’aluminium, mélanges NaCl-CaCl2 pour la préparation du sodium, mélanges d’halogénures alcalins additionnés de chlorure de hafnium pour la préparation de ce métal ;
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préparations anodiques (le sel doit...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NIST Standard Reference database 27 - NIST properties of molten salts and salt mixtures data : density, viscosity, electrical conductance and surface tension, Version 2.0. - Standard Reference Data. National Institute of Standards and Technology. Gaithersburg, MD20899, Copyright 1991, US Secretary of Commerce (1992).
-
(2) - ENE (N.N.) - Room temperature molten salt systems (Systèmes de sels fondus à température ordinaire). - Roumanian Chemical Quaterly Reviews, 1, 4, p. 333-351 (1993).
-
(3) - KUHN (A.T.) - Industrial electrochemical processes (Procédés électrochimiques industriels), - p. 7-13, Elsevier, Amsterdam, Londres, New York (1971).
-
(4) - * - Slags Atlas (deuxième édition) (Atlas des laitiers). Verlag Stahleisen GmbH, D. Düsseldorf (1995).
-
(5) - JANZ (G.J.), BANSAL (N.P.) - Molten salts data : diffusion coefficients in single and multicomponent salt systems. - J. Chem. Ref. Data vol. 11, 3, p. 505-693 (1982).
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...
ANNEXES
* - http://www.sudoc.abes.fr
MASSOT (L.) - Élaboration de carbure de tantale par voie électrolytique en milieux fluorurés alcalins fondus. - Thèse de doctorat Génie des procédés, Université Paul-Sabatier, Toulouse 3 (2002).
MAROTE (P.) - Étude du rôle des sels précurseurs de métaux di- et trétavalents et des ions alcalins dans la synthèse d’oxydes en milieu nitrate et nitrite fondu. - Thèse de doctorat Chimie minérale, Université Claude-Bernard, Lyon 1 (2001).
MASSET (P.) - Électrolytes « sels fondus » pour les générateurs dits « thermiques » : problématique et voies d’optimisation. - Thèse de doctorat Sciences et Techniques, Grenoble (2000).
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