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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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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.
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4. Transport du courant électrique dans les solutions électrolytiques
Dans les solutions électrolytiques, les porteurs de charges sont les ions solvatés. La particularité, par rapport à la conduction électronique, est que les cations et les anions participent tous deux (en sens inverse) au transport. La relation courant – tension est une relation linéaire, similaire à la loi d'Ohm des conducteurs électroniques. La conductivité d'une solution électrolytique (mesurée à l'aide d'une cellule conductimétrique) dépend principalement de la concentration en électrolyte et de la température. Ainsi, pour les saumures (solution aqueuse de NaCl) utilisées dans le procédé chlore-soude [7], la résistivité est-elle de 1,66 Ω . cm à 90 ˚C et 300 g/L et de l'ordre de 3 Ω . cm à 50 ˚C et 200 g/L.
Pour les applications industrielles, il est donc intéressant d'utiliser des solutions électrolytiques concentrées et une température élevée pour augmenter la conductivité et limiter les effets de transport par diffusion, les limites pratiques provenant de la solubilité de l'électrolyte et de la volatilité du solvant. Cependant, il faut absolument éviter l'ébullition de l'électrolyte. Il y a donc une limite à l'élévation de température, sauf si l'on opère sous pression.
Remarques :
-
dans le cas particulier où les processus interfaciaux conduisent à la formation de composés gazeux, l'émission des bulles gazeuses dans l'espace interpolaire génère un terme ohmique supplémentaire non-isotrope, en général non-stationnaire, qui n'est pas considéré ici ;
-
en ce qui concerne l'interprétation microscopique de la conductivité électrique développée dans le cadre de la théorie de Debye-Hückel-Onsager, le lecteur est renvoyé vers la littérature spécialisée [4].
4.1 Concepts élémentaires
La solubilité d'un composé chimique dans un solvant se mesure par la quantité de composé qu'il est possible de dissoudre par unité de masse, ou de volume de solvant. En général, on qualifie de :
-
« soluble » tout composé dont la solubilité est supérieure à 0,1 M ;
-
« peu soluble » celui dont la solubilité est inférieure...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FARADAY (M.) - Experimental Researches in Electricity - , the London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science, Vol. 5, n˚ 27, september 1834.
-
(2) - LEROY (R.L.), JANJUA (M.B.I.), RENAUD (R.), LEUENBERGER (U.) - * - J. Electrochem. Soc., 126 (1979) 1674-1682.
-
(3) - NAGAI (N.), TAKEUCHI (M.), NAKAO (M.) - * - proceed. of PSVIP-4, June 3-5, 2003, Chamonix, France.
-
(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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...
Références bibliographiques générales
BARD (A.J.), FAULKNER (L.F.) - Electrochemical methods, fundamentals and applications - , Wiley-VCH, 1998.
BARSOUKOV (E.), MACDONALD (J.R.) - * - Impedance spectroscopy: theory, experiment, and applications, Wiley – interscience, 2005.
BOCKRIS (J. O'M.), REDDY (A.A.K.) - Comprehensive treatise of electrochemistry - , Plenum Press (1982).
HAUT DE PAGE2 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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