Brevet FR2422734A1 — publié le 19791109

L'ir, -ention concerne une cellule d'électrolyse à éléments bipolaires pour la préparation de chlore et d'hydrogène. Les cellules de ce type sont groupées en un grand nombre, pouvant aller jusqu'à 40, pour constituer un ensemble du type filtre-presse que l'on appelle un bloc de cellules. Plusieurs blocs de cellules forment une installation d'électrolyse permettant par exemple de scinder l'acide chlorhydrique en chlore et en hydrogène. La tension aux bornes d'une cellule est d'environ 2,2 volts pour les charges spErifiques usuelles. La mise en série d'un grand nombre de cellules et de blocs de cellules exige une tension continue de départ pouvant aller jusqu'à environ 1000 volts. Les électrodes bipolaires ont aujourd'hui une forme presque carrée et leur surface peut atteindre 3 m2 dans des installations industrielles. L'avantage de la forme carrée,ou presque carrée, est qu'elle donne le plus petit périmètre par rapport à la surface active de ltelectrode et qu'ainsi la dépense en joints a appliquer entre les éléments bipolaires est réduite au minimum. Les cellules d'électrolvse à plaques carrées ou presque carrées que l'on connaissait jusqu'à présent fonctionnent avec une charge électrique spécifique d'environ 4 kA/m2. On a pu constater qu'en général cette valeur constitue une limite supérieure. Au-dessus de cette charge la pureté des gaz produit, par exemple du chlore et de l'hydrogène, diminue considérablement et on ne peut mainténir la limite de température, donnée par la pression de vapeur de l'acide chlorhydrique, qu'en ayant recours a des moyens de refroidissement très importants. Etant donné que l'augmentation de la charge specifique n'est pas le bon moyen pour améliorer 1 P. 167/169,ou en traitant superficiellement les électrodes selon K. Hass, Chemie mg. Techn. 1968, p. 557/564 , ou en utilisant du carbure de tungstene comme revêtement d'électrode selon H. Bernd, Chemie Technik 1969, pages 607/610. Une autre possibilité pour augmenter le rendement énergétique par une diminution des pertes en tension est d'agir sur le courant de bulles gazeuses dans l'espace interpolaire, par exemple selon le brevet Américain NO 3.654.120. L'application des mesures qui viennent d'être évoquées ne permet d'obtenir, dans les installations d'électrolyseurs connues, qu'un rendement énergétique d'environ 66 %. Le reste, soit environ 34 %,corressond la chaleur perdue, nui doit être éliminée en grande partie par des dispositifs de refroidissement coûteux. Le but de la présente invention est d'améliorer le rendement énergétique. La Demanderesse a atteint ce but en donnant au rapport largeur/hauteur de la cellule d'électrolyse une valeur comprise entre 2:1 et 10:1. Dans un mode d'exécution particulier de l'invention le rapport largeur/hauteur de la cellule d'électrolyse est compris entre 3:1 et 6:1. Les avantages qu'apportent la présente invention, c'est-a-dire la diminution de la hauteur des électrodes par rapport à celle des électrodes utilisées jusqu a présent, résident en une économie d'énergie ou en une augmentation du rendement énergétique. La cause de cette économie d'énergie est la diminution considérable de la tension à appliquer à la cellule, qui est d'environ 10 %, pour une densité de courant constante. Par ailleurs, du fait que l'exploitation d'énergie est meilleure, l'augmentation de température dans la cellule d'électrolyse est plus faible et, ainsi, on peut se contenter d'un dispositif de refroidissement moins important, ce qui constitue un avantage supplémentaire. L'exemple suivant illustre la présente invention. Dans cet exemple, on compare les valeurs mesurées sur la nouvelle cellule avec les valeurs correspondantes mesurées sur la cellule de référence. EXEMPLE Cellule de Cellule de référence l'invention F(en m2) 2,6 2,6 H(en m ) 1,5 0,6 B(en m) 1,72 4,35 U(en V) 3,0 2,7 #U (en V) 0,3 I (en kA/m2) 4 4 Dans ce tableau - F représente la surface d'une électrode, - H représente la hauteur d'une électrode, - B représente la largeur d'une électrode, - U représente la tension aux bornes d'une cellule, - F U représente la diminution de tension et, ainsi, le gain de tension, et - I représente la charge spécifique. Pour une installation d'électrolyseurs comportant un grand nombre de blocs de cellules, dont la tension globale peut atteindre 1006 volts, les gains de tension sont donc d'environ 100 volts. Cela représente une économie d'énergie d'environ 10 %. REVENDICATIONS 1 - Cellule d'électrolyse à éléments bipolaires pour la préparation de chlore et d'hydrogène à partir de l'acide chlorhydrique, un grand nombre de cellules de ce genre réunies en un ensemble du type filtre-presse formant un bloc de cellul, cellule caractérisée en ce que le rapport de sa largeur à sa hauteur est compris entre 2:1 et 10:1. 2 - Cellule d'électrolyse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de sa largeur à sa hauteur est compris entre 3 : 1 et 6 : 1.