Brevet FR2364977A1 — publié le 19780414

a présente invention concerne un procédé et un appareil pour l'électrolyse de sels alcalins pour produire de la soude caustique (NOH), et plus particulièrement, un appareil et un procédé pour l'électrolyse de sels de sodium comme le sulfate de sodium pour produire de la soude caustique en utilisant une cellule qui renferme une membrane échangeuse d'ions. Depuis de nombreuses années, la production commerciale d'hydroxydes métalliques, par exemple de soude caustique (NaOH) par électrolyse de sels de sodium comme Na2SO4, NaHCO3, a suscité un grand intérêt dans l'industrie chimique. L'électrolyse du sulfate de sodium pour produire de la soude caustique et de l'acide sulfurique est celle qui a probablement suscité le plus d'intérêt puisque le sulfate de sodium est un sous-produit classique de l'industrie de la rayonne.On a produit essentiellement la soude caustique à partir d'un sel de sodium comme Na2SO4, par électrolyse en utilisant un des deux procédés électrolytiques de base: électrolyse dans une cellule à diaphragmes ou électrolyse dans une cellule au mercure. trontel Electrochemical Engineering, Me Graw Hill, New-York, N.Y. (1960) étudie d'une façon complète la conception et le fonctionnement des cellules à diaphragmes et des cellules au mercure et on se réfèrera aux pages 304 à 306,pour la description des cellules et des procédés d'electrolyse d'halogénures et de sulfates.Hampel -The Encyclopédia of Electro-chemistry - Reinhold Publishing Cor., New-York, N.Y. (1964) étudie aussi en détail la conception et le fonctionnement et de la chimie des cellules du mercure et des cellules à diaphragmes, aux pages 175 et suivantes et 1065 à 1068. En bref, dans une cellule à diaphragmes, l'anode et la cathode sont entourées par deux séries de diaphragmes perforés. On envoie la solution de sulfate de sodium dans ltespace entre les deux diaphragmes et elle traverse les diaphragmes vers l'anode et la cathode en empéchant respectivement la migration des ions hy drogène et des. ions hydroxyles. Les ions hydrogène et l'oxygène sont produits à l'anode, et à la cathode l'eau est dissociée pour former des ions hydroxyles et de l'hydrogène moléculaire Les ions sodium sont transportés à la cathode où ils se combinent pour former de la soude caustique, tandis que les ions hydrogène restant à l'anode se combinent avec le sulfate pour produire de 1 t acide sulfurique.Le procédé avec cellule à diaphragmes pour la production de soude caustique à partir de sulfate de sodium présente un certain nombre d'inconvénients qui ont retardé le développement commercial du procédé pour l'électrolyse de solutions de sulfate de sodium pour l'obtention de la soude caustique. Une de ces dif facultés consiste en ce que ces procédés de l'art antérieur sont caractérisés par une consommation d'énergie élevée. Ainsi, dans les cellules à diaphragmes, des dépenses d'énergie de 3,7 kilowatt heurepar kilogramme de NaOH, ou plus ne sont pas inhabituelles. De plus, dans les cellules à diaphragmes, il est très difficile de garder séparés anolyte et catholyte. Ceci a pour résultat la diminution du rendement du courant (rendement Faraday) du procédé ainsi que des difficultés pour produire de la soude caustique de haute qualité. La première de ces difficultés provient de ce que les diaphragmes utilisés pour éviter que les ions hydrogène produits à l'anode atteignent la cathode sont souvent peu efficaces. Par suite, les cations hydrogène migrent vers la cathode, migrent vers l'anode et se déchargent, c'est-à-dire qu'ils sont réduits et de ce fait une partie du courant cathodique sert à produire de l'hydrogène gazeux et non à la production de sOude caustique. Chaque électron utilise pour décharger un cation hydrogène (H+) pour produire de l'hydrogène gazeux (H2) ou pour oxyder un hydroxyde pour produire de l'eau abaisse le rendement du courant du procédé et augmente la consommation d'énergie par kilogramme d'hydroxyde de sodium produit.La seconde difficulté, c'est-à-dire la diffi culté à produire de la soude caustique de haute qualité à la cathode provient d'un certain nombre de causes, l'une de ces causes pouvant être la migration du sulfate de sodium hautement concentré vers le côté du catholyte qui a pour résultat la contamination de la soude caustique par le sulfate de sodium. La cellule au mercure, d'autre part, est plus intéressante que la cellule à diaphragmes, du point de vue de la consommation d'énergie. Elle présente toutefois des inconvénients qui limitent son utilité. La cellule au mercure diffère de la cellule à diaphragmes en ce qu'elle renferme un seul diaphragme entre la cathode et l'anode et en ce que la cathode est une électrode à écoulement de mercure.Les ions sodium qui traversent le diaphragme se déchargent sous forme d'un amalgame de sodium que l'on amène ensuite à un ensemble de décom position où il se combine avec de liteau pour donner de la soude caustique, de l'hydrogène et pour régénérer le mercure. La consommation d'énergie en kW.h par kg de soude caustique pour une cellule au mercure varie entre 3,1 et 4,2 (voir page 306 de Electrochemical Engineering, supra) et les cellules au mercure sont donc plus intéressantes du point de vue énergétique que la cellule à diaphragmes. Le système est toutefois plus compliqué, il faut une cellule pour la décomposition de l'amalgame pour régénérer le mercure et produire de la soude caustique. De plus, le procédé utilise du mercure, qui est une substance dangereuse.La cellule au mercure, en fait, disparaitra, à cause des contraintes d'environnement pour l'utilisation du mercure dans n'importe quel procédé industriel. A cause de ces diverses difficultés, à la fois pour les procédés à cellule à diaphragmes et à cellule au mercure, l'industrie de l'électrolyse du sulfate de sodium n'a pas progressé. The Encyclopedia of Electrochemistry, supra, résume très bien les dif ficultés, page 1065 colonne 1 L'électrolyse d'une solution de sulfate de sodium transformée en soude caustique et en acide sulfurique n'a pas encore pu être obtenue à l'échelle commerciale, alors que l'électrolyse du chlorure de sodium est maintenant une grande industrie électrochimique. La difficulté de séparation de l'anolyte et du catholyte, le manque de bons matériaux pour les anodes et les diaphragmes, la consommation d'énergie élevée, et d'autres difficultés non résolues ont retardé le développement de l'électrolyse de solutions de sulfate sodium. Ce même document note page 1066, colonne 1, 5 th paragraphe entier "La tension aux bornes des cellules IG atteint 6 volts pour les cellules à diaphragmes et 5,5 à 6,0 volts pour les cellules à amalgame, et la densité de courant 10 A/dm2 comme on l'a dit précédemment. La tension aux bornes de la cellule au sulfate est considérablement plus élevée que celle de la cellule au chlorure. C'est l'un des points faibles de l'électrolyse d'une solution de sulfate de sodium. Les tensions élevées aux bornes des cellules d'électrolyse de sulfate de sodium existantes obligent à augmenter la taille des cellules et à utiliser des ensembles de cellules multiples pour produire la quantité de soude caustique voulue, ce qui constitue un inconvénient du point de vue économique. En résumé, les procédés existant pour l'électrolyse du sulfate de sodium pour produire de l'acide sulfurique et de la soude caustique présentent de nombreux inconvénients graves. Les principaux sont probablement la consommation d'énergie élevée et les risques du point de vue environnement, de l'utilisation de mercure. Puisque la consommation d'énergie (ou la puissance par kilogramme de NaOH) est l'élément déterminant pour le cout de fonctionnement d'un procédé électrolytique, ces cellules ne sont pas intéressantes du point de vue économique. La cellule au mercure nécessite aussi un procédé en deux étapes, c'est-à-dire une étape de décomposition et un système et un-procede en deux étapes est plus couteux, de façon inhérente, qu'un procédé en une seule étape, simplement du point de vue de l'investissement. De plus, le colt de fonctionnement de la cellule au mercure, bien que le rendement énergétique puisse être un peu meilleur que celui de la cellule à diaphragmes, est aussi très élevé.On a donc besoin d'un procédé d'électrolyse du sulfate de sodium pour produire de la soude caustique, qui soit simple, efficace, qui ait un bon rendement énergétique, et qui soit moins couteux que les procédés existants. Le procédé devra pouvoir produire de la soude caustique ayant un haut degré de purete en séparant llanolyte du catholyte ét en empêchant le transport des cations hydrogène produits à l'anode vers la cathode et celui des anions hydroxyles produits à la cathode vers l'anode. En méme temps, l'anode catalytique devra présenter une surtension très faible pour l'oxygène et devra résister à la solution de sulfate et à l'oxygène lorsqu'il est produit à l'anode; de façon accroitre la durée de vie de l'anode de façon importante. On a découvert que l'on peut électrolyser facilement divers sels de sodium, y compris le sulfate de sodium pour produire de la soude caustique avec des consommations d'énergie plus faibles (en kilowatt heures par kilogramme d'hydroxyde de sodium), que celles des procédés de l'art antérieur, tout en maintenant facilement la séparation entre anolyte et catholyte et en produisant une soude caustique de haute qualité. Les divers avantages de l'invention sont concrétisés dans un procédé et un appareil pour la production de soude caustique et d'acide sulfurique à partir d'une solution aqueuse de sulfate de sodium (sel de sodium) hautement concentrée qui utilise une membrane échangeuse de cation comme milieu de transport d'ions pour les ions de métaux alcalins comme le sodium et aussi pour la séparation de l'anolyte du catholyte pour éviter le transport des cations hydrogène vers la cathode et celui des anions hydroxyles de la cathode vers l'anode. De plus la membrane échangeuse de cation est conçue pour éviter le transport de l'hydroxyde de sodium produit à la cathode par diffusion ou infiltration travers la membrane vers l'anode.En résultat, de l'hydroxyde de sodium de haute qualité se forme à la cathode, de l'acide sulfurique se forme à l'anode et le rendement du système, à la fois du point de vue du rendement du courant ou rendement Faraday et du point de vue de la consommation d'énergie (en kilowatt heures par kilogramme d'hydroxyde de sodium produit) représente une amélioration importante par rapport aux procédés et aux appareils de l'art antérieur. Dans ce but, la cellule d'électrolyse utilisée pour la mise en pratique de ce procédé est constituee par un compartiment anodique et par un compartiment cathodique séparé par une membrane échangeuse de cotions. Dans une forme recommandée, l'anode et la cathode catalytiques, sont encastrées dans les surfaces opposées de la membrane échangeuse d'ions et les deux électrodes sont reliées à une source de courant continu. On introduit dans le compartiment anodique, llanolyte qui est constitué par une solution aqueuse hautement concentrée de sulfate de sodium, de préférence à une concentration qui varie entre la saturation et dix à quarante pour cent (10 % - 40 %) en poids de sulfate de sodium. On introduit de l'eau dans le compartiment cathodique, à la fois pour qu'elle agisse en tant que catholyte, et pour qu'elle dilue la soude caustique formée à la cathode. Une réaction fortement acide se produit à l'anode au cours de laquelle l'eau qui fait partie de la solution aqueuse de sulfate de sodium est électrolysée pour produire des cations hydrogène et de l'oxy- gène.En solution le sulfate de sodium se dissocie en cations sodium (Na+) et en anions sulfate (SO4 ). La concentration du sulfate de sodium est suffisamment élevée pour qu'il y ait une grande concentration en ions sodium à l'interface anode/membrane échangeuse de cations. En résultat ce sont les cations sodium qui tra versent la membrane échangeuse de cations de préférence aux ions hydrogène qui se combinent avec les anions sulfate pour produire de l'acide sulfurique H2SO4 . La réaction à la cathode, est une réaction fortement alcaline, au cours de laquelle le catholyte (eau) est électrolysé pour produire des anions hydroxyle (OH ) et où les cations hydrogène sont réduits pour former de l'hydrogène gazeux.Les cations sodium Na qui ont traversé la membrane se combinent ensuite avec les anions hydroxyle OH pour former de la soude caustique (NaOH) à la cathode. En maintenant une concentration élevée en sulfate de sodium, on a un rapport Na+/H+ également élevé. En conséquence le transport des ions H à travers la membrane vers- la cathode est minimisé, optimisant ainsi le rendement du courant ou Faraday de la réaction. Ceci, en retour, diminue de façon importante la consommation d'énergie. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement - Figure 1, une représentation schématique d'une cellule d'électrolyse de sel de sodium, - Figure 2, une représentation schématique de la membrane échangeuse de cations et des électrodes, elle illustre schématiquement les réactions chimiques qui se produisent, - Figure 3, une vue en perspective éclatée des composants d'un montage de cellule d'électrolyse pour l'électrolyse d'un sel de sodium, qui comprend une membrane échangeuse d'ions en électrolyte polymère solide. La figure 1 est une représentation schématique des composants de base d'une cellule d'électrolyse à membrane échangeuse d'ions destinée à produire de la soude caustique et de l'acide sulfurique à partir de sels de sodium comme le sulfate de sodium et similai res, qui montre la relation physique qui existe entre ces compo- sants. -La cellule comprend deux plaques terminales 1 et 2, de préférence fabriquées dans un métal résistant à la corrosion comme le titane, et qui agissent à la fois comme plaques extérieures pour maintenir la cellule et comme dispositif de prise de courant. I1 n'est pas nécessaire, comme on le verra pour la cellule de la figure 3 que les plaques terminales agissent comme dispositifs de prise de courant. Toutefois, si elles le font, elles doivent de préférence entre fabriquées dans un matériau résistant à la corrosion comme le titane. On fixe les pattes métalliques 3 et 4, par soudage ou par n'importe quel autre moyen adapté aux plaques termi nales 1 er 2 pour relier ces plaques terminales et dispositifs de prises de courant à une source de courant continu. On serre une membrane échangeuse de cations en polymère solide 5 entre les plaques terminales 1 et 2 au moyen des garnitures 6 en caoutchouc non chargé du type vendu par Irving Moore Co (Cambridge, Mass) sous la désignation EPDM, pour former un compartiment anodique 7 et un compartiment cathodique 8.La garniture résiste à l'hydroxyde de sodium, à l'acide sulfurique et au sulfate de sodium. On fixe les plaques terminales let 2 au moyen de boulons isolés appropriés ou similaires, non représentés, qui serrent les plaques terminales 1 'une vers 1 'autre et maintiennent fermement la membrane échangeuse de cations entre les garnitures de caoutchouc 6. La membrane échangeuse de cations que l'on décrira d'une façon plus détaillée.plus loin, agit comme une séparation physique entre la solution d'anolytequel'on introduit dans le compartiment anodique 7 et la solution de catholyte, dans le compartiment cathodique 8.De plus, la membrane échangeuse de cations permet le passage des cations sodium du compartiment anodique vers le compartiment cathodique, où les ions sodium se combinent avec les ions hydroxyle pour former de la soude caustique, c'est à dire NaOH. Dans une réalisation recommandée, la membrane échangeuse de cations 5 comporte une anode catalytique9, que l'onvadécrireendétail, li8e à la surface de la membrane échangeuse d'ionsetencastrée dans celle-ci adjacente au compartiment anodique et une cathode catalytique 10, .que l'on va aussi décrire en détail, liée à la surface de la membrane échange geuse d'ions et encastrée dans celle-ci, adjacente au compartiment cathodique.La plaque terminale anodique 1 de la cellule comprend un orifice d'entrée 11 destiné à recevoir une solution aqueuse de sulfate de sodium et un orifice de sortie 12, permettant de retirer l'oxygène et l'acide sulfurique (H2SO4) quise formeàl'anode et la solution de sulfate de sodium épuisée. La plaque terminale 2 comprend un orifice d'entrée 13, permettant l'introduction de l'eau dans le compartiment cathodique. On utilise l'eau, à-la fois comme catholyte et pour balayer la surface de la cathode pour diminuer la concentration en hydroxyde de sodium. Un orifice de sorite 14 permet de retirer la soude caustique et l'hydrogène gazeux qui se forment à la cathode de lacelluled'élec- trolyse ainsi que l'eau en excès.On place des écrans diffuseurs anodiques et cathodiques 15 et 16 sur les côtés opposés de la membrane échangeuse de cations en électrolyte polymère solide et ils sont constitués par plusieurs treillis en niobium soudés par point aux anneaux de niobium 17. Les écrans 15 et 17 permettent la conduction électroni que du courant de l'électrode vers les plaques terminales agissant comme dispositif de prise de courant. Les écrans dans les compartiments anodique et cathodique permettent aussi une répartition convenable du fluide de sorte qu'il se produit un contact efficace entre les surfaces des électrodes et les solutions d'anolyte et de catholyte, ainsi qu'une bonne diffusion de 1P,oxygène formé à l'anode et de l'hydrogène formé à la cathode.On peut donc voir que l'on introduit une solution d'anolyte qui est constituée par une solution aqueuse d"un sel de sodium comme le sulfate de sodium dans le compartiment anodique par l'orifice d'entrée 11 et-que l'on introduit de l'eau distillée dans le compartiment cathodique par l'orifice d'entrée 13. On retire de l'oxygène.et de l'acide sulfurique du compartiment anodique par l'orifice de sortie 12, tandis que l'on retire de la soude et de l'hydrogène du compartiment cathodique par l'orifice de sortie 14. Tous ces orifices comportent des soupapes qui conviennent pour permettre l'introduction et le retrait sélectif du gaz-et des solutions qui se trouvent dans les compartiments anodique et cathodique. La membrane échangeuse -d'ions 5 qui sépare la cellule en compartiments anodique et cathodique, se caractérise par une sé -lectivité de transport d'ions. En tant que membrane échangeuse de cations, elle permet le passage des ions chargés positivement, c' est-à-dire des cations et s'oppose et bloque le passage des ions chargés négativement c'est à dire des anions. I1 existe différentes sortes de résines échangeuses d'ions que l'on peut utiliser pour fabriquer des membranes afin d'obtenir un transport sélectif des cations. I1 existe deux grands groupes de résines, celles que l'on nomme les résines acide sulfoniques échangeuses de cations et les résines carboxyliques échangeuses de cations.Dans les résines acide sulfonique échangeuses de cations, les groupes échangeurs d'ions sont des radicaux acide sulfonique hydraté SO3H . XH2O qui sont fixés au squelette du polymère par sulfonation du polymère et dans les résines carboxyliques, le groupe échangeur d'ions est le groupe -COOH. Ces radicaux acides échangeurs d'ions sont fixés au squelette du polymère par sulfonation, ou autre, et permettent ainsi l'é- change d'ions. La concentration de l'électrolyte reste toutefois fixée puisque l'électrolyte, c'est-a-dire les radicaux acides sont fixés au squelette du polymère et ne sont pas mobiles à l'intérieur de la membrane. Bien que l'on puisse utiliser d'autres types de membranes échangeuses de cations pour cette invention, on recommande le type de membrane en polymère sulfoné. Il existe de nombreuses sortes de résines de polymère sulfoné que l'on peut utiliser pour fabriquer des membranes échangeuses de cations. Par exemple, des membranes de polystyrène sulfoné réticulé, de polyoxyphénylène sulfoné et de perfluorocarbures sulfonés conviennent, et on peut les utiliser comme membranes échangeuses de cations.Parmi les divers électrolytes de polymères sulfonés, on recommande les membranes d'acide sulfonique perfluorocarboné parce qu'elles n'assurent pas seulement un excellent transport des- cations, mais qu'elles sont très stables, ne sont pas attaquées par les acides et les oxydants forts et présentent également une excellente stabilité thermique. En plus des excellentes propriétés chimiques et physiques de ces membranes échangeuses de cations, elles sont en plus caractérisées par le fait qu'elles ne se modifient pas avec le temps et donc qu'elles ne s'abiment pas avec le temps. On peut citer comme membrane échangeuse de cations en polymère, une membrane pour laquelle le polymère est un copolymère hydraté de poly (tétrafluoroéthy lène) (PTFE) et de polysulfonyle oxyfluorure de vinyle) contenant des groupes acide sulfonique. Les groupes acide stlfonique sont liés chimiquement au squelette du perfluorohydrocarbure.Après mise en équilibre de la membrane pour l'hydrater en la plongeant dans de l'eau à 1000c pendant 30 minutes, le perfluorocarbure sulfoné présente la structure suivante La conductivité ionique est assurée par la mobilité des ions hydrogène hydratés (H+,xK2O). Les cations hydrogène ou les cations sodium se déplacent à travers la feuille de polymère en passant de groupe acide sulfonique en groupe acide sulfurique qui sont fixes et qui ne se déplacent pas de sorte que la concentration en acide reste constante à l'intérieur de la membrane. Bien que la membrane soit initialement sous sa forme hydrogénée, elle peut également être initialement sous sa forme sodée, si on la traite par une solution d'hydroxyde de sodium 0,01 Normale, si on la filtre et qu'on la lave à l'eau distillée et qu'on la stocke apres l'avoir séchée à l'air. Toutefois, lorsqu'on utilise une membrane avec du sulfate de sodium, lorsque les ions sodium traversent la membrane, la membrane devient rapidement sous la forme sodée puisque certains ions sodium remplacent l'hydrogène et restent à l'intérieur de la membrane fixes aux radicaux acide sulfonique de sorte que la membrane se transforme rapidement en sa forme sodée. Une- membrane de ce type pourra, bien sur, transporter de nombreux cations ; sodium, hydrogène etc. Toutefois, comme en présence de cations sodium et hydrogène, la membrane favorise l'échange des cations sodium par rapport aux cations hydrogène de sorte que si on a à la surface de la membrane, à la fois des cations sodium et hydrogène, les ions sodium auront tendance à s'échanger plus rapidement dans la membrane. De plus, si on maintient le rapport Na /H tel que Na+ H+, le transport des cations sodium seuls se produira, le transport des cations hydrogène étant inhibé.Dans un procédé pour la fabrication de soude- caustique à partir de sulfate de sodium, cette préférence pour le transport des ions sodium est, bien sur, avantageuse puisque la suppression du transport des cations hydrogène vers la cathode augmente le rendement Faraday pour la production d'hydroxyde de sodium, car on ne doit pas dépenser de courant pour la décharge des ions H+ transportés pour former de l'hydrogène moléculaire à la cathode, et le seul gaz hydrogène produit à la cathode est celui produit par la dissociation de l'eau catholyte pour former des ions hydroxyle et de l'hydrogène gazeux. La capacité d'échange d'ions CEI d'une membrane échangeuse de cations acide sulfonique donnée dépend du milli-équivalent de radical SO3 par gramme de polymère sec. Ainsi, plus la concentration en radicaux acide sulfonique est grande, plus la capacité d'échange d'ions est grande et donc l'aptitude de la membrane hydratée à transporter des ions sodium ou d'autres cations. Toutefois, quand la capacité d'échange d'ions (CEI) de la membrane croit de telle sorte que la teneur en eau augmente de façon correspondante, l'aptitude de la membrane à repousser les sels décroit. Ainsi, l'aptitude de la membrane à empêcher -le transport de l'hydroxyde de sodium de la cathode vers l'anode par diffusion ou per méation, en opposition au processus d'échange d'ions, dépendra de la capacité d'échange d'ions et de la teneur en eau - c'est-à-dire que plus la teneur en eau sera grande, plus la capacité de répul sion des sels de la membrane sera basse. On met en évidence la relation entre la teneur en eau, la CEI et la répulsion sur les sels de la membrane dans les tableaux suivants STRUCTURE DES MEMBRANES ET REJET DES SELS CEI teneur en Fraction NaCl (meq/g) H2O Vol. HBO repoussé (%) 1,82 0,301 0,340 96 2,05 0,383 0,427 92 2,28 0,405 0,449 92 2,67 0,512 0,560 89 En général, les membranes ayant une faible CIE et une faible teneur en eau assurent une bonne repulsion des sels.Normalement, la membrane cationique et en particulier les radicaux acide sulfonique exercent une force de répulsion sur l'anion OH de la mo lécule d'hydroxyde de sodium (Na+ OH ), tendant ainsi à repousser l'hydroxyde, en évitant qu'il revienne dans le compartiment anodique. Toutefois si la concentration en hydroxyde de sodium devient très élevée du côté de la cathode, les forces osmotiques dues au gradient de concentration ont tendance à créer une perméation ou une diffusion à travers la membrane. En d'autres termes les forces osmotiques peuvent devenir suffisamment importantes pour s'opposer aux forces de répulsion ioniques ou électrostatiques dues aux radicaux négatifs SO3 et une partie de l'hydroxyde de sodium peut s'infiltrer au travers de la membrane vers l'anode, non pas par conduction ionique mais par perméation ou diffusion.En diminuant la capacité d'échange d'ions et de ce fait la teneur en eau de la membrane, on peut diminuer le mouvement de l'hydroxyde de sodium par infiltration de la cathode vers l'anode. On doit donc avoir un équilibre, entre la capacité d'échange d'ions de la membrane pour la mobilité du cation choisi, clest-à-dire le transport rapide du cation sodium vers la cathode et la sélectivité de la membrane pour le passage de l'hydroxyde de sodium par perméation ou diffusion. Comme on l'a noté précédemment, en réglant la teneur en eau, on peut diminuer l'infiltration ou la diffusion de l'hydroxyde de sodium revenant vers l'anode puisque la diminution de la capacité d'échange d'ions CEI accrott la propriété de répulsion des sels de la membrane.De plus, en réglant la concentration en hydroxyde de sodium à la cathode, on peut aussi diminuer le gra dient de concentration qui engendre la force osmotique qui provoque la perméation ou la diffusion de l'hydroxyde de sodium à travers la membrane. En conséquence, comme on le mettra plus loin en évidence, on diminue la quantité d'hydroxyde de sodium formé à la cathode, qui pourrait atteindre une concentration très élevée de l'ordre de 10 à 15 N, en apportant un flux continu d'eau distillée sur la cathode pour diminuer la concentration en hydroxyde de sodium et de ce fait, la probabilité de perméation ou de diffusion de l'hydroxyde de sodium à travers la membrane vers l'anode. L'anode est une électrode à haut rendement, stable, ayant une surface spécifique importante, poreuse, perméable aux gaz, en métal noble, dans laquelle les particules de métal sont liés à des particules hydrophobes d'un polymère hydrophobe comme la polytétrafluoroéthylène. Les électrodes agglomérées perméables aux gaz sont pressées contre les surfaces de la membrane échangeuse de cations. L'anode est de préférence constituée par un mélange aggloméré d'oxyde réduit d'un- alliage platine-iridium ou platine-ruthenium, combiné à des particules hydrophobes de polytétrafluoroéthylène. Une telle électrode est stable, non sujette à l'attaque corrosive de l'oxygène, du sulfate de sodium ou de l'acide sulfurique, et est capable de fonctionner à des densités de courant élevées et à des surtensions d'oxygène faible dues au fait que la réaction à l'anode, lors de l'électrolyse de Na2SO4 comprend la rupture de H2O pour former des cations H+ et 02. On a déjà décrit l'intérêt que l'on a à utiliser des alliages Pt-Ir ou Pt-Ru réduits. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N0 3432.355 et NO 3 297 484 décrivent en détail les caractéristiques dtune électrode constituée par un melange de particules d'un métal noble absorbant les gaz, agglomérées avec des particules de matériau hydrophobe comme le polytétrafluoroéthylène. On a aussi décrit l'alliage de métal noble de platine et d'iridium utilisé dans l'anode, ainsi qu'un procédé pour le fabriquer. Comme indiqué, un catalyseur pour le dégagement d'oxygène constitué par des oxydes réduits d'alliages platine-iridium se caractérise par un fonctionnement avec un rendement élevé et des surtensions d'oxygène très faibles. On prépare ces catalyseurs platine-iridium par décomposition thermique de mélanges de sels mé- talliques. Le procédé de préparation actuel est une modification du procédé Adams de préparation du platine, en ajoutant un halogé nure d' iridium décomposable thermiquement, tel que le chlorure d' iridium. On peut donner comme exemple, le mélange d'halogénures de platine et d'iridium, dans le même rapport en poids de platine et d'iridium, comme on le souhaite pour l'alliage final.On incorpore du sodium en excès, on fait fondre le mélange dans une capsule de silice à 5000c pendant 3 heures. On lave ensuite à fond le résidu pour le débarasser des nitrates et des halogénures qu'il contient. On réduit à température ambiante la suspension résultante de mélange d'oxydes en utilisant une technique de réduction électrochimique. On sèche complètement le produit, on le broie et on le crible à travers un tamis de nylon. On agglomère ensuite l'alliage de platine-iridium réduit ainsi produit avec les particules hydrophobes de polytétrafluoroéthylène selon le procédé décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3432 355 et 3 297 484 cités précédemment.On lie ensuite fermement l'électrode agglomérée sous forme de décalcomanie ou similaire à la surface de la membrane échangeuse de cations et on l'encastre dans celle-ci. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 134 697 décrit en détail un procédé pour la liaison d'une électrode à la surface d'une membrane échangeuse d'ions en polymère. Brièvement, on fait pénétrer par pression l'électrode dans la surface d'une membrane échangeuse d'ions partiellement polymérisée en liant ainsi fermement le mélange de particules hydrophobes absorbant les gaz à la surface de la membrane en résine échangeuse d'ions et en l'encastrant dans celle-ci. La cathode, d'autre part, est constituée par un mélange de particules de noir de platine et de particules hydrophobes, de polytetrafluoroéthylène par exemple, comme dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 432 355 et 3 297 484 précédemment cités. On lie aussi la cathode à la surface du côté cathodique de la membrane échangeuse de cations et on l'encastre dans celle-ci en utilisant le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 134 697 précédemment cité. Ainsi, les électrodes utilisés dans une cellule d'électrolyse destinée à l'électrolyse de sulfate de sodium pour produire de la soude caustique et de 11 acide sulfurique sont constituées par un melange aggloméré de particules de polytétrafluoroéthylène et d'oxyde de platine-iridium réduit (5 à 50 %) sur le côté anodique d'une membrane échangeuse de cation en perfluorocarbure sulfoné et par un mélange aggloméré de particules de polytétrafluoroéthylène et de noir de platine sur le coté cathodique, les électrodes étant liées fermement aux surfaces de la membrane échangeuse de cations et encastrées dans celles-ci. La figure 2 est une représentation schématique de la membrane échangeuse de cations et des électrodes et permet de comprendre les reactions électrochimiques et chimiques qui se produisent lorsqu'on introduit une solution aqueuse de sulfate de sodium dans le compartiment anodique et lorsqu'on introduit un catholyte constitué d'eau distillée dans le compartiment cathodique et lorsqu'on relie l'anode et la cathode à une source de courant continu. La membrane 5 est une membrane échangeuse de cations, de préférence une membrane en perfluorocarbure sulfoné du type disponible dans le commerce sous la marque Nafion de du Pont Compagny. On recommande des fibres homogènes ou composites qui présentent une faible CEl (0,60 à 0,70) et pour une faible teneur en eau.La membrane 5 divise la cellule en compartiment anodique et cathodique, évitant ainsi le mélange physique de 1' anolyte et du catholyte. La membrane 5 évite aussi que les gaz formés dans un compartiment, c'est-à- dire l'hydrogène dans le compartiment cathodique et l'oxygène dans le compartiment anodique, ne migrent vers l'autre compartiment. La membrane échangeuse de cation 5 présente une face cathodique de faible teneur en eau, qui minimise la migration de la soude caustique de la cathode à l'anode. L'anode 9, qui se trouve sur une des surfaces de la membrane échangeuse d'ions est constituée comme on l'a noté précédemment par un mélange aggloméré de particules d'alliages de métaux nobles ou perméables aux gaz comme des oxydes réduits de platine iridium, et d'un liant hydrophobe comme le polytetrafluoroéthylène.La cathode 10 est un mélange aggloméré de particules d'alliages de métaux nobles comme le noir de platine. On relie la cathode 10 et l'anode 9 à une source de courant continu 18, le pole positif de la source de courant étant relié à l1ano- de et le pole négatif à la cathode. On introduit une solution aqueuse de sel de sodium, comme du sulfate de sodium dans le compartiment, comme le représente schématiquement la flèche sur le cté droit. La première réaction qui se produit est l'électrolyse de l'eau à l'anode puisque la tension du courant continu venant de la source 18 est supérieure à la tension de dissociation théorique de 1,23 volt du couple d'oxydoréduction H2O/H dont la première réaction est Anode : H2O = 2Ht + 1/2 O2 + 2e (1) Le sulfate de sodium1 lorsqu'on le dissout dans l'eau, électrolyte faible, se dissocie en ions de la façon suivante Anode : Na2SO4 = 2 Na+ + S04. (2) Les cations hydrogène engendrés électrochimiquement dans le compartiment anodique et les anions SO4-- se combinent pour former de l'acide sulfurique. 2H+ + SO4-- = H2SO4 (3) Les ions sodium commencent à migrer à travers la membrane échangeuse de cations qui dans sa forme sulfonée est hautement sélective en faveur du sodium, par rapport aux ions hydrogène. Tous les cations hydrogène sont donc virtuellement consommés pour produire de l'acide sulfurique et les ions sodium migrent à travers la membrane échangeuse d'ions vers la face cathodique. La réaction complète, à l'anode, est donc la suivante Anode : (réaction complète) Na2 + H2O = 2Na + H2SO4 + 1/2 O2 + 2e (4) Il est souhaitable de maintenir une concentration élevée en sulfate de sodium de façon à ce que la concentration en ions sodium à la surface de la membrane soit élevée, et que la majeure partie des cations qui traversent la membrane soient des cations sodium, très peu de cations hydrogène la traversant. On introduit un catholyte constitué par de l'eau distillée dans le compartiment cathodique, comme le représente schématiquement la flèche sur le côté gauche, et il subit une dissociation au cours d'une réaction alcaline pour former l'anion hydroxyle et de l'hydrogène gazeux : Cathode : 2H2O + 2e-= 20H + H2 (5) La conductivité ionique pour les cations, est obtenue grace à la mobilité des ions sodium hydratés qui se déplacent à travers la feuille de polymère en passant de groupe acide sulfonique en groupe acide sulfonique. Les groupes acide sulfonique sont fixes et ne se déplacent pas selon la concentration en acide de la membrane, ils doivent rester fixes.Comme on l'a noté précédemment, si on maintient une concentration élevée en ions sodium à la sur face anodique de la membrane, on favorise la réaction d'échange Membrane : RS03 H+ + Na = R S03- Na + H+ (6) minimisant ainsi la migration des cations H+ qui peut abaisser le rendement Faraday pour la production de soude caustique. A la cathode, le catholyte eau distillée s'est dissocié en anion hydroxyle (OH ) ethydrogène moléculaire. Les anions hydroxyle ne peuvent pas traverser la membrane échangeuse d'ions puisqu'un radical acide sulfonique SO3 - de la membrane échangeuse de cation possède une charge négative et repousse donc les anions hydroxyles chargés négativement.Lorsque le cation sodium et les molécules d'eau qui lui sont attachées arrivent à la cathode le cation sodium se combine avec l'ion hydroxyle pour former de la soude caustique, c1est-à-dire de l'hydroxyde de sodium. La réaction complète d'électrolyse du sulfate de sodium, en utilisant une cellule composant un électrolyte polymère solide sous forme d'une membrane échangeuse de cations, est donc la suivante Réaction complète : Na2SO4 + 3H20 = 2NaOH + 1/2 02 + H2 ±H2SO4 (8) En résumé, les réactifs sont le sulfate de sodium aqueux et l'eau et les produits sont la soude caustique et l'hydrogène moléculaire sur la face cathodique et de l'oxygène moléculaire et de l'acide sulfurique sur la face anodique. La soude caustique formée sur la face cathodique par le transport électrochimique des cations sodium et de l'eau à travers la membrane, atteint une concentration de 10 à 15 Normal. Ceci en train la possibilité que la pression osmotique due à la concentration élevée de la soude caustique provoque un retour de l'hydroxyde de sodium vers l'anode par un procédé de perméation ou de diffusion à travers la membrane. Aussi, comme on l'a noté précédemment, pour rendre plus difficile l'infiltration ou la diffusion de l'hydroxyde de sodium, on diminue la concentration en soude caustique à la surface cathodique de la membrane échangeuse d'ions en entretenant un écoulement continu d'eau distillée sur la cathode pour maintenir la concentration en NaOH inférieure à 6 Normal.Ceci diminue la pression osmotique sur la membrane et de ce fait minimise ou élimine la possibilité de perméation de la soude caustique à travers la membrane, dans le compartiment anodique. On peut calculer la tension théorique pour cette électrolyse du sulfate de sodium comme étant égale à la somme de la tension théorique du couple rédox eau/oxygène qui est de 1,23 volt et de la tension de réduction de ltanion hydroxyle et du cation sodium pour produire de la soude caustique qui est de 0,80 volt de sorte que la tension théorique du procédé est de 2,03 volts. Toutefois, la tension théorique ne tient pas compte des caractéristiques de surtension de chacune des deux électrodes, de la résistance de la membrane échangeuse d'ions, ou de la possibilité d'autres réactions étrangères qui se produisent aux électrodes. Toutefois, en utilisant des électrodes qui présentent des surtensions d'oxygène faibles, comme l'électrode platine-iridium décrite précédemment, il est possible de s'approcher raisonnablement de la tension théorique.Bien sur, plus on peut s'approcher de la tension théorique, plus le procédé est bon et intéressant du point de vue de la consommation d'énergie, et finalement, du point de vue de la taille de l'équipement pour un taux de production de NaOH donné. Une autre caractéristique souhaitable consiste à travailler à de hautes densités de courant (de 1075 à 2150 A/m2) ce qui demande moins de cellules et de plus faibles dépenses d'investissement. Comme on le verra plus loin, en liaison avec certaines données de fonctionnement des cellules, on peut avoir des tensions variant de 2,3 volts à 3,5 volts, avec la combinaison choisie d'électrodes et de membranes échangeuses de cations.Ceci montre que les électrodes présentent des surtensions très faibles et que le procédé est très intéressant en ce qu'on s'approche relativement de la tension théorique, au contraire des cellules à diaphragmes au mercure, qui comme le montrent les matériaux indiqués dans Electrochemical Engineering demandent des tensions aux bornes comprises entre 5 et 6 volts pour des cellules à diaphragmes et entre 5,5 et 6 volts pour des cellules au mercure à une densité de courant de 10 Ampères par décimetre carré. Le présent appareil(et procédé) est donc largement supérieur en performance aux cellules à diaphragmes et au mercure de l'art antérieur. La figure 3 est une vue éclatée d'une cellule d'électrolyse réelle utilisée pour llélectrolyse de sels de sodium comme le sulfate de sodium et montre la relation qui existe entre les divers composants des cellules, qui comprennent les plaques terminales, les garnitures, les dispositifs de prise de courant, les membranes, etc., c'est-à-dire chacun des composants qui constituent la cellule.A la partie inférieure gauche, on voit une plaque terminale du côté anode 25 fabriquée dans un matériau comme l'aluminium ou similaire. I1 n'est pas nécessaire que la plaque extérieure soit faite dans un matériau résistant à la corrosion, c' est-à-dire résistant aux sels de sodium, à l'acide sulfurique si les plaques extérieures du côté anode et du côté cathode ne sont pas exposées à ces matériaux corrosifs, comme c'est le cas ici. La plaque extérieure du côté anode diffère de la plaque extérieure du côté cathode 70 en ce que les conduits d'entrée et de sortie pour les deux compartiments anodique et cathodique traversent la plaque extérieure du côté anode 25. Les paires de conduits pour les compartiments sont le conduit d'entrée d'anolyte représenté en 26 et le conduit d'entree de catholyte en 27.Les conduits de sortie respectifs d'anolyte et de catholyte sont représentés en 28 et 29 respectivement. Les conduits eux-mêmes sont fait de titane ou d'un autre matériau résistant à la corrosion puisqu'ils sont exposés aux matériaux corrosifs. Ainsi, les paires de conduits traversent chacune les ouvertures 30 aménagées dans la plaque terminale et sont fixées par soudage ou brasage à une ouverture aménagée dans le dispositif de prise de courant de l'anode 31, que l'on va décrire maintenant.Plusieurs trous de boulons 32 aménagés dans i;a plaque terminale 25 reçoivent les boulons 33 qui s'emmanchent dans les manchons isolants 33a.-Les boulons 33 traversent les trous de boulons et sont fixés au moyen d'écrous représentés en 34 pour assembler fermement les plaques terminales et tous les composants intermédiaires lorsqu'on monte la cellule. Une feuille de matériau isolant 35 ayant la meme forme et la meme taille que la plaque extérieure est placée entre la plaque extérieure 25 et le dispositif collecteur de courant 31. On place l'isolant 35 entre le dispositif collecteur de prise de courant et la plaque terminale pour éviter la mise en court-circuit du dispositif de prise de courant et de la plaque terminale, et aussi pour protéger la plaque terminale du côté anode 25 d'un contact éventuel avec un quelconque fluide corrosif. L'isolant 35 peut être fait de n'importe quel matériau, qui présente les propriétés isolantes requises pour éviter la mise en court circuit du dispo sitif collecteur de courant et de la plaque extérieure, et qui soit résistant aux fluides corrosifs. La polysulfone en est un exemple.L'isolant 35 présente plusieurs trous de boulons 36 qui sont alignés avec les trous de boulons de la plaque terminale et qui permettront le passage des boulons de montage isolés pour l'assemblage de la cellule. De meme, il y a quatre trous de conduits qui sont placés de façon à permettre le passage de conduits fixés pour le transport de gaz et de liquides à l'intérieur et à l'extérieur des compartiments anodique et cathodique. Le dispositif de prise de courant 31 est une plaque de niobium de forme à peu près rectangulaire qui comporte une patte de liaison 37, soudée, brasée ou fixée d'une autre façon à-la plaque terminale. La plaque de prise de courant permet la circulation du courant venant de l'anode par la patte 37 qui est reliée au pole positif d'une source de courant continu, comme une batterie. La conduction du courant entre la source de courant continu alimentant la cellule et l'anode s'effectue par l'intermédiaire de la plaque de prise de courant 31 et d'un écran diffuseur de fluide 38 que l'on va décrire, et qui est en contact physique à la fois avec la plaque de prise de courant et avec l'électrode sur la membrane échangeuse d'ions et qui permet ainsi aux-électrons de circuler entre ces divers composants pour faciliter le processus d'électrolyse. La plaque de prise de courant 31 comprend aussi plusieurs trous de boulons alignés avec les trous de boulons de la feuille isolante 35 et de la plaque extérieure 25. Plusieurs ouvertures traversent la plaque de prise de courant 31 et sont alignés avec les trous de conduits de la feuille isolante et avec les conduits d'entrée et de sortie qui traversent la plaque terminale du cte anode 25. Les conduits d'entrée et de sortie traversent ces ouvertures et sont fixés à la plaque de prise de courant par brasage, soudage ou similaire. Sur l'autre face de la plaque de prise de courant 31 se trouve la garniture du compartiment anodique 40, qui a une forme à peu près circulaire.La garniture 40 scelle le compartiment anodique et évite les fuites de fluide et de gaz lorsque la cellule est montée, et elle peut être constituée de n'importe quel matériau adapté, que l'on puisse comprimer pour obtenir l'e- tanchéité et qui soit en même temps résistant aux fluides corro sifs comme 11 acide sulfurique et le sulfate de sodium, etc... On a trouvé comme forme de matériau utile pour ce genre de garniture, un caoutchouc de silicone non chargé qui a à la fois les propriétés de compression et la résiliience et qui est en meme temps résistant à ces divers fluides corrosifs.La garniture 40 comprend une partie principale 41 de forme à peu près circulaire, qui présente une ouverture 42 qui est alignée avec l'écran diffuseur/distributeur de fluide 38 en métal expansé. La garniture 40 du compartiment anodique permet aussi l'introduction de l'anolyte liquide dans le compartiment anodique en permettant l'enlèvement des gaz ou de l'anolyte épuisé ainsi que de l'acide sulfurique par le conduit de sortie. Dans ce but, la-garniture anodique 40 comporte une patte 43 de conduit d'entrée dans le compartiment anodique qui présente une ouverture 44, à peu près alignée avec les trous de conduits de la plaque terminale, de la feuille isolante et de la plaque de prise de courant de sorte que l'anolyte entrant qui passe dans le conduit d'entrée traverse la feuille isolante et le dispositif de prise de courant et l'ouverture d'entrée de la garniture.En liaison avec la patte 43, se trouve un passage 44 qui communique avec l'ouverture centrale 42 et donc avec l'écran diffuseur/distributeur de fluide 38. Ceci permet le passage du liquide pénétrant dans le conduit d'entrée vers le compartiment d'anolyte et l'électrode encastrée dans la membrane échangeuse d'ions. La-garniture comporte aussi une patte 45 de sortie du compartiment anodique, qui présente un passage 46 conduisant à 11 ouverture centrale- 42 pour permettre à l'anolyte épuisé, à l'oxygène et à l'acide sulfurique de traverser le passage communiquant avec l'ouverture 46 qui est aligné avec le conduit de sortie pour permettre la sortie du liquide et des gaz du compartiment anodique et à travers le conduit de sortie. Une paire de pattes de conduits de compartiment cathodique 47 et 48 présentent des ouvertures circulaires 49 et 50 respectivement alignées avec les conduits d'entrée et de sortie du compartiment cathodique. Les ouvertures 49 et 50 ne comportent toutefois pas de passage qui communique avec l'ouverture centrale, et par suite, le catholyte amené par le conduit d'entrée cathodique est séparé du compartiment anodique par le matériau de garniture qui se trouve entre 11 ouverture 49 et l'ouverture 42 dans la garniture 40.De me- me, le catholyte épuisé, l'hydrogène gazeux et la soude caustique qui sortent du compartiment cathodique traversent l'ouverture 50 vers le. conduit de sortie cathodique et sont séparés du compartiment anodique par le matériau de garniture qui se trouve entre l'ouverture 42 et le passage central.Comme on le verra ultérieurement, avec la structure du compartiment cathodique, la garniture de compartiment cathodique comporte des pattes similaires excepté que les ouvertures qui sont alignées avec les conduits d'entrée et de sortie du compartiment cathodique présentent des passages communicant avec la partie centrale de la garniture et de ce fait, pour le compartiment cathodique, les ouvertures qui sont alignées avec les conduits d'entrée et de sortie du compartiment anodique ne sont que des ouvertures circulaires ne comportant pas de passage communicant, empêchant ainsi le passage de l'anolyte dans le compartiment cathodique. L'écran diffuseur/distributeur de fluide 38, en métal expansé placé dans l'ouverture centrale 42 de la garniture anodique 40, sert à la fois à la répartition de l'anolyte liquide sur toute la surface de l'anode et permet aussi la diffusion de l'oxygène engendrée au cours de l'électrolyse de lanolyte. Comme on l'a noté précédemment, l'écran diffuseur 38, est en contact direct avec l'anode, et la plaque de prise de courant 31, pour réaliser un circuit continu de courant, le courant d'électrons qui va de l'anode à la plaque de prise de courant traversant l'écran diffuseur 38. L'écran 38 est constitué par un anneau extérieur de niabium 51 auquel sont soudés plusieurs grilles en niobium expansé 52. L'anneau 51 comporte une paire de pattes de fixation 53, et comprend des trous de boulons au travers desquels passent des boulons destinés à maintenir la grille 38 en position lorsqu'on assemble la cellule. L'anneau 51 a un diamètre légèrement supérieur à celui de l'ouverture 42 aménagée dans la garniture 40 de sorte que l'anneau 51 est étroitement serré contre la garniture 40 lorsque la cellule est montée. Contre la garniture anodique 40 et la grille 38 se trouve l'ensemble de membrane électrode et electrolyte polymère solide 54 qui comprend une mince membrane échangeuse de cations (autour de 0,30 mm), de préférence constituée par un fluorocarbure sulfoné comme un copolymère sulfoné de poly(sulfonyle oxyfluorure de vinyle et de polytetrafluoroéthylène. La C9 du Pont de Nemours vend ces membranes échangeuses de cations en fluorocarbures sulfonés sous la marque Nafion. On recommande parmi les membranes celles qui présentent une face à faible teneur en eau, à laquelle on peut appliquer le catalyseur cathodique. On peut citer comme exemples le Nafion 150, 315, 390.Au centre de la membrane échangeuse d'ions se trouve une anode 55, fermement liée à une des surfaces de la membrane échangeuse de cations et encastrée dans cette surface.L'anode 55 est de préférence constituée par un mélange aggloméré de particules d'un matériau hydrophobe comme le polytétrafluoroéthylène et de particules d'un catalyseur de métal noble, et dans une réalisation recommandée, d'oxydes réduits de platineiridium à 50 %. Une cathode, non représentée, se trouve sur le côté opposé de la membrane 53 et est de préférence constituée par un mélange aggloméré de particules d'un matériau hydrophobe comme le polytétraflu:oroéthylène et de particules d'un catalyseur de me- tal noble, dans ce cas du noir de platine. L'ensemble membrane et électrodes 54, comme la garniture et la plaque de prise de courant comporte plusieurs pattes 56 en saillie, munies de trous de boulons, qui présentent des ouvertures adaptées, qui s'alignent avec les trous de boulons de la plaque terminale anodique, de la plaque de prise de courant, de la garniture anodique, pour permettre le passage des boulons qui servent à assembler la cellule. L'ensemble 54 comporte également une paire de pattes 57 qui sont alignées avec les conduits d'entrée et de sortie d'anolyte et de catholyte. Les pattes 57 présentent des ouvertures 58, qui permettent le passage du catholyte venant du conduit d'entrée à travers 11 ouverture en direction du compartiment cathodique.Les produits de l'électrolyse du compartiment cathodique traversent l'ouverture 58 de l'attache inférieure 57, vers le conduit de sortie du compartiment cathodique, pour être recueillis. L'anolyte ne peut pas atteindre le compartiment cathodique puis que la garniture cathodique ne possède pas de passage communicant pour l'anolyte. Derrière l'ensemble membrane-6lectrode 54 se trouve une garniture de compartiment cathodique 59 qui présente la même forme générale que la garniture de compartiment anodique 40 du côté anode, à une exception près. Elle est aussi fabriquée dans un maté riau résistant aux produits de l'électrolyse du compartiment cathodique, c'est-à-dire la soude caustique et l'hydrogène, et peut par exemple être constituée par un caoutchouc de silicone non chargé comme la garniture anodique. La garniture comporte une ouverture centrale 60, plusieurs pattes 61 munies de trous de boulons, qui font saillie sur la périphérie de la garniture et plusieurs attaches qui sont alignées avec les conduits d'entrée et de sortie venant de l'anode et de la cathode.Toutefois, dans la garniture 59, les deux pattes alignées avec les conduits d'entrée et de sortie du compartiment cathodique comportent des passages 62 et 63 qui communiquent avec l'ouverture centrale 60 de la garniture et permettent le passage des gaz des ouvertures aménagées dans ces pattes vers le passage central 60, permettent ainsi à 1 'anolyte d'atteindre le compartiment anodique et le retrait des produits d'électrolyse. On peut toutefois fabriquer les pattes 65 qui s'alignent avec les conduits d'entrée et de sortie du compartiment anodique de façon à ce qu'elles ne comportent pas d'ouvertures qui s'alignent avec ces conduits de sorte que lJanolyte venant du conduit d'entrée sera bloqué aussi par les pattes 65, pour éviter que de l'anolyte passe par mégarde dans le compartiment cathodique. En variante, comme on le voit, il n'y a pas de passage vers l'ou-- verture centrale. Un écran diffuseur/distributeur de liquide 66 en métal expansé est placé contre 11 ouverture 60 de la garniture 59 et agit de façon semblable à l'écran placé dans le compartiment anodique. C'est-à-dire qu'en plus de la conduction du courant, l'écran assure une répartition convenable du catholyte, qui est dans ce cas du sulfate de sodium et assure également une bonne diffusion de l'hydrogène qui est engendré dans le compartiment cathodique Puisqu'on produit de la soude caustique dans le compartiment cathodique, on fabrique l'écran dans un matériau résistant à la soude caustique.L'écran 66 est donc constitué d'un anneau ex térieur en nickel 67 et de plusieurs grilles. 68 en nickel expanse qui sont soudées ou fixées d'une autre manière à l'anneau. On utilise du Nickel à la place du niobium parce que le niobium est lé- gèrement plus susceptible d'etre attaqué par la soude caustique tandis que le nickel résiste parfaitement à la soude caustique. On presse l'écran 66 directement contre la cathode sur une des faces de la membrane échangeuse de cations, et on le presse aussi forte ment contre une plaque protectrice 71 en nickel placée entre la plaque de prise de courant 69 et la garniture 59. La plaque 71 est en nickel, ce qui protège la plaque de prise de courant de l'attaque de la soude caustique.La plaque de prise de courant, en titane, a la même forme que la plaque de prise de courant anodique 26 et a la même fonction. La plaque de prise de courant 69 la plaque protectrice 70 et la plaque terminale cathodique 71 comportent chacune plusieurs trous de boulons qui sont alignés avec ceux de la plaque extérieure anodique et des garnitures, des plaques de prise de courant etc, de sorte que llon peut faire passer des boulons de fixation à travers tous ces éléments lorsqu'on monte la cellule. L'appareil et le procédé de cette invention, dans laquelle on électrolyse un sel de sodium à l'anode d'une cellule d'électrolyse comprenant une membrane échangeuse de cations pour former de la soude caustique de haute pureté à la cathode, sont efficaces pour d'autres sels que le sulfate de sodium. Le procédé et l'appareil sont, par exemple, utilisables pour l'électrolyse de divers carbonates de sodium pour former de la soude caustique de pureté élevée. On peut par exemple utiliser du bicarbonate aqueux (NaHCO3) comme produit de départ ou anolyte et un catholyte constitué d'eau distillée pour former de l'hydroxyde de sodium et de l'hydrogène à la cathode, et du dioxyde de carbone et de l'oxygène à l'anode. Lorsqu'on introduit la solution aqueuse de NaHCO3 dans le compartiment anodique, et l'eau distillée dans le compartiment cathodique, la réaction initiale qui se produit à l'anode est l'électro- lyse de l'eau selon la réaction suivante Anode : H2O = 2H + 1/2 2 + 2e (8) Les ions hydrogène produits par l'électrolyse de l'eau réagissent avec le NaHCO3 selon la réaction suivante : Anode : 2H+ + NaHCO3 = Na+ + H+ + H2O + CO2 (9) pour produire des cations sodium, des cations hydrogène, du dioxyde de carbone et des électrons. La réaction complète à l'anode est donc la suivante Anode (réaction complète) : NaHCO3 = Na + H+ + CO2 + 1/2 + 2e (10) A la cathode, l'eau distillée est électrolysée au cours d'une réaction alcaline, pour produire des anions hydroxyle et de l'hy hydrogène moléculaire selon la réaction suivante Cathode (réaction complète) : 2H2O + 2e= 20H + H2 (11) Les cations sodium et hydrogène traversent la membrane échangeuse d'ions. Les cations sodium qui atteignent la cathode réagissent avec les anions hydroxyle pour former de la soude caustique et certains ions hydrogène qui ont traversé la membrane réagissent avec les ions hydroxyles restant pour former de l'eau.La réaction complète est donc la suivante Réaction complète de la cellule NaHCO3 + H2O = NaOH + CO2 + 1/2 2 + H2 (12) Ce procédé a un rendement un peu inférieur au procédé concernant le sulfate de sodium, puisqu'il y a transport de cations à la cathode. La décharge, c'est-à-dire la réduction descations H+ diminue le rendement Faraday. Un autre procédé électrochimique pour la production de NaOH à partir de sel de sodium, utilise Na2CO3 comme produit de départ. Les réactions, à l'anode, sont les suivantes H2O = 2H+ + 1/2 2 + 2e (13) + + 2Na2CO3 = 2Na+ + 2NaHCO3 (14) Anode (réaction complète) 2Na2CO3 + H2O = 2Na + 1/2 02 + 2 NaHCO3 + 2e (15) Cathode (réaction complète) 2H2O + 2e = 20H + H+ (16) Réaction complète de la cellule : 2Na2CO3 + 3H2O = 2NaOH + 1/2 2 + 2NaHCO3 (17) Dans ce procédé, il faut faire attention à ne pas permettre à la concentration en bicarbonate (NaHCO3) de devenir trop importante, de peur que les réactions des équations (8) et (12) qui comprennent le transport de cations hydrogène (H+) à la cathode ne se produisent, abaissant alors le rendement Faraday. EXEMPLE I Dans le but de démontrer l'efficacité de la cellule d'électrolyse et du procédé pour la production de NaOH à partir d'un sel de sodium comme Na2SO4, on a fabriqué une cellule en utilisant une feuille de 0,3mm d'épaisseur d'acide sulfonique pedlurrocarboné, qui comme on l'a décrit précédemment est un copolymère sulfoné de polytétrafluoroéthylène (PTFE) et de poly(sulflonyle oxyfluorure de vinyle). La concentration en groupes acide sulfonique était de 0,83 meq de SO3/g de copolymère. On a équilibré la membrane en la plongeant pendant 30 minutes dans de l'eau à 1000c. On a lie à une surface de la membrane une anode de 0,0046 m2 constituée par un mélange aggloméré de particules d'oxydes réduits de Pt-Ir (50 %) et de particules de PTFE et on l'a encastrée dans cette surface.On a lié à l'autre surface de la membrane une cathode de 0,0046 m2 constituée par un mélange aggloméré de particules de noir de Platine et de particules de PTFE et on l'a encastrée dans cette autre surface. On a introduit des solutions aqueuses de divers sels de sodium et on a fait fonctionner la cellule en discontinu, jusqu'à ce que la solution de Na2SO4 ou similaire soit approximativement àmoitié épuisée. On a déterminé pour différentes densités de courant, les rendements Faraday exprimés en terme de rendement du courant à la cathode en %, la consommation d'énergie en kWh/kg de NaOH, les tensions de la cellule et la concentration de NaOH produite.De plus, on a construit une cellule identique à celle décrite à part que les particules de catalyseur de métal noble de l'anode étaient des particules de platine plutôt que des particules d'oxydes réduits de Pt - 50 % Ir, et on a réalisé les mêmes essais. Le tableau suivant donne tous les résultats de l'électrolyse de ces différents sels de sodium. Tableau I Anolyte Densité FEM de la FEM de la Rendement du Concentra- Consomma- de de cellule cellule courant à la tion en tion d'éner- départ courant (Anode Pt (Anode Pt) cathode (%) NaOH (à 1/2 gie kWh/kg A/m2 Ir (50 %) volts conc. de de NaOH volts Ini- Final départ) Ini- Final tial (1/2 tial (1/2 conc) conc) NaHCO3 5% en poids 1075 2,5 2,8 60 % 55 % 0,3 N 2,91 3,17 0,6 ini tial- > 0,3N) 2150 2,8 3,2 non mesuré non mesuré en poids 1075 2,3 2,7 89 % non mesuré 1,81 (2,24N ini- mesuré mesuré tial- > 1,35N) 2150 2,6 3,1 89 % 80 % 0,9 N 2,03 2,27 Na2SO4 10% non non en poids 1075 2,5 non mesuré 63 % non mesuré 2,76 (1,4N ini- mes me tial+0,6N) 2150 2,8 non mesuré 63 % 50 % 0,8 N 3,09 3,90 Na2SO4 40% non en poids 1075 2,5 2,8 85 % non mesuré 2,05 2,49 (5,5N ini- mesuré tial- > 3,3N) 2150 2,8 3,2 85 % 70 % 2,2 2,29 2,78 Comme on peut le voir d'après les résultats portés ci-dessus, l'électrolyse de sulfate de sodium et d'autres sels de sodium a pour résultat la production de soude caustique de pureté élevée avec des dépenses d'énergies qui sont nettement inférieures à celles requises par les procédés à cellules à diaphragme et au mercure existantes. De plus,-on peut voir que la tension de la cellule requise dans ce procédé constitue une amélioration importante par rapport aux procédés de l'art antérieur, qui, comme on l'a note précédemment dans Encyclopedia of Electrochemisty et Electrochemical Engineering, supra1 demandent des tensions de cellule de 5 à 6 volts.En utilisant des catalyseurs d'anode en platine-Iridium, la tension de cellule est encore meilleure, si bien que dans le procédé discontinu décrit dans l'exemple ci-dessus, on obtient de hauts rendements avec de faibles tensions de cellule EXEMPLE II On a à nouveau fabriqué une cellule semblable à celle décrite dans l'exemple 1 ci-dessus, en utilisant une anode catalytique en platine - iridium à 50 * agglomérée et une cathode catalytique en noir de platine agglomérée.L'anode et la cathode avaient chacune une surface de 0,0046 m2 on a utilisé une membrane vendue par du Pont sous la marque Nafion 315 et qui était constituee par une membrane cationique sulfonée de 0,3 mm d'épaisseur, en fluorocarboné renfermant 0,83 milli équivalent en poids de S03- par gramme de polymère, recouverte du côte de la cathode par une couche d'une membrane échangeuse de cations (de 0,06 mm d'épaisseur) en fluorocarbure sulfoné, contenant 0,66 milliéquivalent en poids de S03 par gramme de polymère. La couche de 0,06 mm d'épaisseur du côté de la cathode provoque une forte répulsion de la soude caustique et entraîne donc une concentration plus élevée en soude caustique du coté de la cathode. On afait fonctionner la cellule en continu en faisant passer en continu une solution de sulfate de sodium à 30 % en poids, c'est-à-dire que l'on faisait passer en continu une solution 4,2 N à travers le compartiment anodique à température ambiante, sous diverses densités de courant, à savoir 1075 A/m2 ou 2 150 A/m2. On a fait varier les concentrations de 11 hydroxyde de sodium produit à la cathode en faisant varier la circulation d'eau dans le compartiment cathodique pour diluer l'hydroxyde de sodium comme on le souhaite. Tableau II Densité de courant FEM Rendement du Concentration de Consommation du A/m2 volts courant à la NaOH/eq 16) courant à la cathode cathode kWh/kg de (5) soude caustique 2150 ~ 4,06 71 1,8 3,81 2150 3,93 61 3,3 4,30 1075 - 3,36 72 1,0 3,13 1075 - 3,38 68 2,2 3,11 Comme on peut le voir d'après ces résultats, lorsque la concentration en soude caustique augmente pour une densité de courant donnée, le rendement de courant à la cathode en % décroit et le rendement en courant à la cathode en kilowatt heure par kilogramme de soude caustique décroît aussi de sorte qu'il faut plus d'énergie pour produire un kilogramme de soude caustique. On pense que ceci est dû au fait que lorsque la concentration en soude caustique augmente, la perméation ou la diffusion de l'hydroxyde de sodium dans le compartiment anodique est plus importante. Ceci diminue le rendement du procédé dans la mesure où le courant et l'é- nergie utilisés pour produire de la soude caustique qui diffuse dans le compartiment anodique sont de l'énergie perdue, puisqu'ils ne produisent pas de la soude caustique utilisable dans le compartiment cathodique.D'autre part, l'accroissement de la concentration en hydroxyde de sodium présente un intérêt économique. I1 y a donc un équilibre économique entre ces paramètres. On peut toutefois voir que le rendement du procédé est encore nettement meilleur, que pour les tentatives de l'art antérieur, en particulier à de plus faibles densités de courant. La tension de cellule est aussi très inférieure à celles requises pour les systèmes de l'art antérieur, bien qu'elle soit 1é- gèrement supérieure à celles de l'exemple I. L'augmentation de la tension de cellule est due en partie au fait que l'on utilise une membrane plus imperméable, qui exerce une répulsion plus importante sur la soude caustique et en vertu de cette répulsion accrue, augmente donc le rendement dans une certaine mesure. Toutefois, la résistance de la membrane augmente aussi et en résultat, la f.e.m de la cellule est plus élevée, il y a donc un équilibre entre la den sité de courant, la tension de la cellule, et le rendement du sys tème. Si on accroit la densité de courant, on diminue évidemment le nombre de cellules pour un système donné. Ceci présente des avantages économiques du point de vue de 11 investissement nécessaire au système. D'un autre côté, si on utilise des densités de courant plus basses on diminue la tension de la cellule et ceci agit favorablement sur les dépenses de fonctionnement. C'est à dire que les dépenses de fonctionnement, en terme d'énergie requise, c'est à dire en kWh/kg de NaOH diminuent, avec des tensions de cellule plus faibles. A la densité de courant la plus faible, c'est à dire 1075 A/m2 l'énergie requise pour produire un kilogramme de NaOH est nettement inférieure à celle requise à 2150 A/m2. L'accroissement de fem à des densités de courant élevées est évidemment due au fait qu'aux densités de courant plus basses, les potentiels des électrodes sont plus proches des tensions reversibles théoriques du procédé électrolytique.Lorsque le courant croit, la tension baisse à cause des surtensions d'électrode, la résistance de la membrane et la résistance de contact introduisant- de ce fait des pertes dans le système qui se répercutent sur la fem enlevée de la cellule requise pour le procédé comparé aux procédés décrits dans l'exemple I, l'accroissement de la fem de la cellule (bien que les rendements de courant à la cathode en % soient à peu près les mêmes) entratne des consommations d'énergie plus élevées en kilowatt heure par kilogramme de soude caustique produite. Les consommations d'énergie supportent encore bien la comparaison avec celles des procédés de l'art antérieur, et sont en fait nettement plus intéressantes que celles des procédés de l'art antérieur, entrainant ans ce procédé, des dépenses de fonctionnement plus intéressantes. EXEMPLE III On a fabriqué une cellule du type de celle décrite dans l'exemple II, avec la seule exception qu'elle ne comprenait pas d'anode catalytique encastrée dans la surface de la membrane du côté anodique. L'anode était simplement constituée par une grille de niobium revetue de métal noble. D'autre part, la cathode était toujours constituée par un mélange aggloméré de particules hydrophobes et de noir de platine. On a fait passer en continu la solution d'anolyte de l'exemple II, c'est à dire une solution de sulfate de so dium à 30 % ou 4,2 N, dans le compartiment anodique, à température ambiante.On a fait fonctionner la cellule à différentes densités de courant et on a déterminé les tensions de cellule, le rendement du courant à la cathode en %, et les consommations de courant à la cathode en kilowatt heure par kilogramme de soude caustique pour différentes concentrations en soude caustique du côté de la cathode, c'est à dire que l'on a encore fait varier la concentration en soude caustique en faisant varier l'écoulement de l'eau dans le compartiment cathodique pour régler la concentration en faisant varier l'action de dilution de l'eau. Tableau III Densité de f.e.m. Rendement du Concentration Consommation de courant volts courant à la de NaOH courant à la ca cathode (%) (eq 16) thode (kWh/kg de soude caustique) 2150 4,52 80 2,2 3,81 2150 4,52 77 2,4 3,95 2150 4,49 73 4,3 4,10 2150 4,55 81 1,8 3,77 1075 3,72 - 75 1,9 - 3,48 Comme on peut le voir d'après ces résultats, la consommation d'énergie du système en kilowatt heure par kilogramme d'hydroxyde est inférieure à des densités de courant plus basses, pour la raison donnée dans l'exemple III ci-dessus. Plus la concentration en hydroxyde de sodium est élevée, plus le rendement est bas. La force électromotrice de la cellule est plus élevée que celle requise dans l'exemple Il, principalement par ce que la surtension d'électrode à l'anode est nettement supérieure à ce qu'elle est avec une électrode catalytique encastrée dans la surface. Les rendements de courant à la cathode pour différentes -concentrations sont supérieurs à ceux de l'exemple II. L'énergie requise par kilogramme de soude caustique est supérieure à celle de l'exemple II. On voit que les rendements du courant à la cathode en % plus élevés pour la cellule et le procédé de l'exemple II sont dus à ce qui suit lorsque l'anode est contre la surface de la membrane et n'est pas encastrée dans cette membrane, l'électrolyse de l'eau de la solution aqueuse d'anolyte produit des cations hydrogène contre l'électrode, plutôt que directement à la surface de la membrane échan geuse d'ions ce qui diminue le transport des cations hydrogène à travers la membrane vers la cathode.Ceci accroit le rendement du courant en % puisqu'on utilise moins de courant pour décharger les cations hydrogène pour produire de l'hydrogène gazeux, c'est à dire que les cations transportés sont essentiellement des cations sodium, et on utilise le courant cathodique pour produire de l'hydroxyde de sodium plutôt que de l'hydrogène. Bien que les performances de la cellule et du procédé de l'exemple III soient moins bonnes que celle de la cellule et du procédé de l'exemple I et de l'exemple II, elles sont encore nettement supérieures aux performances des systèmes de l'art antérieur à cellule à diaphragmes ou à cellule au mercure, à la fois en ce qui concerne la tension de la cellule et la consommation d'énergie en kilowatt heure par kilogramme de soude caustique (en particulier aux densités de courant les plus basses).On peut donc voir de ce fait, que les cellules et procédés décrits ici, représentent une amélioration importante par rapport aux procédés et aux appareils de l'art anterieur, pour l'électrolyse de sels de sodium et en particulier pour l'électro- lyse du sulfate de sodium. Ils n'apportent pas seulement une amélioration en ce qui concerne les performances en fonctionnement, mais on peut atteindre ces meilleurs résultats avec une structure de cellule simplifiée, qui ne nécessite pas plusieurs diaphragmes, comme pour une cellule à diaphragmes et ne nécessite pas de décomposition d'un amalgame comme c'est nécessaire dans une cellule au mercure. De plus, elle évite l'utilisation de métaux hautement toxiques et qui posent des problèmes pour l'environnement comme le mercure. La présente invention représente donc un progrès méritoire dans le domaine de l'électrolyse des sels de sodium et de la production d'hydroxyde de sodium par électrolyse de ces sels de sodium. R E V E N -D I C A T I O N S 1 - Cellule d'électrolyse pour la production de soude caustique à partir d'une solution aqueuse de sels de sodium caractérisée en ce qu'elle comprend a) une enveloppe -b) une membrane cationique séparant physiquement cette enveloppe en 1. un compartiment anodique contenant un anolyte constitué par une solution aqueuse concentrée d'un sel de sodium, et 2. un compartiment cathodique contenant un catholyte cons titué par de l'eau, cette membrane évitant le mélange de 1' anolyte et du catholyte, c) une paire d'électrodes sur les surfaces opposées de cette membrane cationaque, au moins une de ces électrodes étant une électrode catalytique constituée par un mélange aggloméré de particules hydrophobes et de particules d'un catalyseur de métal noble lié à la surface de cette membrane cationique et encastrée dans celle-ci d) une source de courant continu, e) des dispositifs de prise de courant placés dans chacun des compartiments anodiques et cathodiques, reliés électriquement avec les electrodes dans les compartiments respectifs, f) des moyens pour relier le pole positif de la source de courant au dispositif de prise de courant du compartiment anodique et le pole négatif de la source de courant au dispositif de prise de courant du compartiment cathodique, g) le potentiel donné par cette source étant tel que le potentiel de l'électrode du compartiment anodique soit suffisant pour électrolyser l'eau de la solution aqueuse de sulfate de sodium pour produire de l'oxygène et des cations sodium, h) le potentiel donné par cette source permettant 1' électro- lyse du catholyte pour produire de l'hydrogène gazeux et des anions hydroxyles, 1. cette membrane cationique permettant le passage des cations sodium par échange d'ions entre le compartiment anodique et le compartiment cathodique pour produire de la soude caustique à partir des anions hydroxyle et des cations sodium qui traversent la membrane, 2 - Cellule d'électrolyse selon la revendication 1 caractérisée en ce que les deux électrodes sont des électrodes catalytiques, constituées par un mélange aggloméré de particules hydrophobes et de particules de catalyseur en métal noble, liées aux surfaces opposées de la membrane et encastrées dans celles-ci. 3 - Cellule d'électrolyse selon la revendication 2, caractérisée en ce que les particules de catalyseur en métal noble faisant partie de l'électrode encastrée dans la surface de la membrane dans le compartiment cathodique sont des particules de noir de platine et en ce que les particules de catalyseur de métal noble faisant partie de 1' électrode encastrée dans la surface de la membrane dans le compartiment anodique sont des particules d'oxydes réduites d'un alliage platine-iridium. 4 - Cellule d'électrolyse selon la revendication 3, caractérisée en ce que les oxydes réduits d'un alliage platine-iridium sont ceux de l'alliage platine-iridium à 50 %. 5 - Cellule d'électrolyse selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que chacun des compartiments renferme un écran diffuseur conducteur de courant, en contact avec le dispositif de prise de courant et avec l'électrode, dans chacun des compartiments pour permettre la circulation du courant entre chaque électrode et le dispositif de prise de courant qui lui est associé et pour réaliser une bonne répartition de l'anolyte et du catholyte sur les électrodes, dans les compartiments respectifs. 6 - Cellule d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour maintenir une circulation d'eau continue dans le compartiment cathodique pour régler la concentration en soude caustique. 7 - Cellule d'Electrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'une électrode catalytique est liée à la surface de la membrane cationique et encastrée dans celle-ci dans le compartiment cathodique. 8 - Cellule d'électrolyse selon la revendication 7, caractérisée en ce que les particules de métal noble faisant partie du mélange aggloméré sont des particules de noir de platine. 9 - Procédé pour la production de soude caustique à partir de sels de sodium, caractérisée en ce qu'il comprend a) la mise en contact d'un anolyte, sous forme d'une solution aqueuse d'un sel de sodium et d'une anode, sur une face d'une membrane catio ique, b) la mise en contact d'un catholyte, sous forme d'eau, et d'une cathode, sur l'autre face d'une membrane cationique, cette membrane séparant physiquement l'anolyte et le catholyte, cj l'application d'un potentiel à l'anode qui se trouve contre une face de la membrane pour produire de l'oxygène et des cations sodium à partir de la solution aqueuse du côté anodique de la membrane cationique d) l'application d'un potentiel à la cathode qui se trouve contre l'autre face de la membrane cationique pour produire de l'hydrogène gazeux et des anions hydroxyles du côté cathodique de la membrane, les cations sodium du côté anodique de la membrane, traversant la membrane cationique vers le côté cathodique et se combinant avec les anions hydroxyle pour former de la soude caustique (NaOH) du côté cathodique. 10 - Procédé selon la revendication 9 caracterisé en ce qu'on met en contact l'anolyte et une anode catalytique liée à une surface de la membrane cationique et encastrée dans celle-ci, et en ce qu'on met en contact le catholyte et une cathode catalytique lie à l'autre surface de la membrane cationique et encastrée dans celle-ci. 11 - Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire de maintien d'une circulation d'eau continue sur la cathode pour régler la concentration en saude caustique produite du côté de la cathode. 12 - Procédé selon l'une des revendications 9 à 11 caractérisé en ce que l'anolyte de sel de sodium est une solution aqueuse de Na2SO4, et les produits du procédé sont du côté anodique de l'oxygène, de l'acide sulfurique et des cations sodium ; une solution aqueuse de NaHCO3 et les produits du procédé sont, du côté anodique de l'oxygène, du dioxyde de carbone, et des cations sodium et hydrogène, ou une solution aqueuse de Na2CO3 et les produits du procédé sont du côté anodique de l'oxygène et NaHCO3. 13 - Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé - en ce qu'on met en contact le catholyte et une électrode catalytique liée à la face cathodique de la membrane et encastrée dans celle-ci. 14 - Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape-supplémentaire de maintien d'une circulation continue d'eau sur la cathode pour régler la concentration en soude caustique produitedu coté cathodique. 15 - Procédé selon l'une des revendications 9 à 14 caractérisé en ce qu'on met en contact le catholyte et une cathode catalytique constituée par un mélange aggloméré de particules hydrophobes et de particules de noir de platine. 16 - Procédé selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'on met en contact l'anolyte avec une anode catalytique constituée par un mélange aggloméré de particules hydrophobes et de particules d'oxydes réduits de catalyseur de platineiridium, lié à la face anodique de la membrane cationique et encastré dans celle-ci.