ELECTROLYZER

ELECTROLYSEUR

Abrégé français

PRECIS DE LA DIVULGATION :
Electrolyseur pour solution aqueuse alcaline caractérisé par le fait que au moins
la cathode est confectionnée en un alliage ternaire de nickel-beryllium-titane,
les teneurs en beryllium et en titane étant respectivement de 1 à 3 % en poids, et
par le fait que ladite solution aqueuse alcaline est portée à une température aumoins égale à 110°C. L'invention est mise en oeuvre pour la production d'hydrogène
électrolytique.

Revendications

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué,
sont définies comme suit:
1. Electrolyseur pour solution aqueuse alcaline
comprenant une anode et une cathode, caractérisé par le fait
que au moins la cathode est confectionnée en un alliage ternaire
de nickel-beryllium-titane, les teneurs en beryllium et en
titane étant respectivement de 1 à 3% et de 0,1 à 1% en poids,
et par le fait que ladite solution aqueuse alcaline est portée
a une température au moins égale à 110°C.
2. Electrolyseur selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que ledit alliage ternaire titre environ 1,95%
de beryllium et 0,5% de titane, ladite température étant de
130°C.
3. Electrolyseur selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé par le fait que l'anode est confectionnée en nickel.
4. Electrolysuer selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé par le fait que l'anode est confectionnée de même
en ledit alliage ternaire.
5. Electrolyseur selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé par le fait que ladite solution aqueuse comporte
30 à 50% en poids de potasse.

Description

;79
La presente invention a pour objet un electrolyseur,
et plus particulièrement un électrolyseur pour solutions aqueu-
ses basiques.
On sait que dans de tels électrolyseurs, aptes notam-
ment a produire de l'hydrogene, par électrolyse d'une solution
aqueuse de potasse concentrée, on utilise comme matériau d'élec-
trodes le nickel sous forme de plaques ou de grilles.
Il est connu en outre que l'on peut abaisser la tension
necessaire à l'électrolyse par augmentation de la température
de l'électrolyte.
Cependant si une telle augmentation se révele béné-
fique jusqu'à 80 à 100C environ, par contre, à des températures
supérieures, un tel effet avantageux se révèle nettement moins
marqué, surtout compte-tenu des fortes densités de courant mises
en oeuvres dans les électrolyseurs industriels.
La présente invention se propose de remédier aux
inconvénients schématisés dans ce qui précède.
L'invention a donc pour objet un électrolyseur pour
solution aqueuse alcaline caractérisé par le fait que au moins
la cathode est confectionnée en un alliage ternaire de nickel-
beryllium-titane, les teneurs en beryllium et en titane étant
respectivement de 1 a 3% et de 0,1 a 1% en poids, et par le
fait que ladite solution aqueuse alcaline est portée à une
température au moins égale a 110C.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortent de la description qui suit donnée à titre d'exemple
purement illustratif mais nullement limitatif en référence aux
dessins et diagrammes annexés dans lesquels: -~
La figure 1 représente schématiquement un electroly-
seur selon l'invention.
Les diagrammes des figures 2 à 4 permettant de mieuxmettre en e~idence les avantages de l'électrolyseur selon
,,~, :: :
8 1 ~

S79
l'invention.
Selon la figure 1, l'électrolyseur comporte un bac 1
renfermant un électrolyte 2 constitué par exemple d'une
solution aqueuse de potasse en concentration de l'ordre de
30 à 50% en poids. Dans cet électrolyte sont imergées les
électrodes, la cathode 3 et l'anode 4, un séparateur 5 en soi
connu pouvant etre disposé entre ces électrodes.
Au cours de l'électrolyse, de l'oxygène se dégage
donc au niveau de l'anode 4, tandis que de l'hydrogène se
dégage au niveau de la cathode 3.
Conformement a l'invention au moins la cathode 3
est réalisée en un alliage-ternaire de nickel-beryllium-titane,
titrant 1 a 3~ de beryllium, 0,1 a 1% de titane et cela en
poids.
A titre préférentiel on utilise en alliage titrant
1,95% de beryllium et 0,5~ de titane.
En ce qui concerne l'anode 4 celle-ci peut être
réalisé soit en nickel, soit en l'alliage tel que décrit ci-
dessus. De plus, la température de l'électrolyte est au moins
égale a 110C et de préférence 130C.
On va maintenant mettre en lumiere les avantages
et autres caractéristiques de l'invention en référence aux
diagrammes représentés aux figures 2 a 4 etablis experimentale-
ment par la demanderesse.
On a représenté figure 2, la tension d'électrolyse
U en volts et en fonction du logarithme de la densité de
courant Q exprimée en mA/cm2 et cela pour deux températures
soit 80C et 150C.
Les electrodes sont en nickel poli, et l'électrolyte
est une solution aqueuse de potasse a 50~ en poids.
~ - 2 -
s;~ ,

111~579
Les 2 courbes représentées sur la figure, montrent
que si l'augmentation de la température permet de diminuer de
façon sensible la tension d'électrolyse, une telle diminution
est cependant moins marquée pour de fortes densités de courant,
de l'ordre de 200 mA/cm2 et au delà, densités mises d'ailleurs
en oeuvre dans les électrolyseurs industriels.
Si l'on se réfère maintenant à la figure 3 l'on a
également représenté la tension d'électrolyse U en volts en
fonction du logarithme de la densité de courant Q exprimé en
mA/cm et cela pour des températures de 60C, 80C, 110C, 130C.
L'électrolyte, est également dans ce cas une solution
aqueuse de potasse a 50% en poids.
Mais, selon l'invention les électrodes sont confec-
tionnées en un alliage nickel-beryllium-titane tel que précédem-
ment décrit.
L'examen de ces courbes montre que l'effet bénéfique
de l'augmentation de la température se maintient, contrairement
au cas précédent, pour des densités de courant élevées, pouvant
même aller jusqu'à 600 mA/cm2.
Si l'on considere maintenant la figure 4 on a de
même représenté la tension d'electrolyse U en fonction de la
temperature T et cela, pour divers materiaux d'electrodes.
On voit que, au-dessus d'une temperature de 110C,
la mise en oeuvre d'une cathode selon l'invention (courbe en
traits tiretés) permet d'obtenir une diminution de la tension
d'électrolyse par rapport aux électrodes en nickel (courbe e~
traits pleins). Un tel avantage est d'ailleurs à nouveau
accentué lorsque l'anode est également réalisee en l'alliage
selon l'invention (courbe en traits pointilles~.
Pour fixer les idées, à une température de 130 la
tension d'electrolyse est de 1.82 volts soit un gain de 0,1
volt par rapport à des électrodes en nickel (toutes choses égales
:
~ - 3 - ~
. .

579
:
par ailleurs) et cela pour des densites de courant elevees.
Un tel avantage se maintient d'ailleurs dans le
temps, puisque des essais con~uits 450 heures environ n'ont
revele aucune variation sensible des électrodes selon l'invention. -
L'electrolyseur selon l'invention permet donc d'assu-
rer même sous des densites de courant elevees un fonctionnement
stable et une economie energétique importante.
Il trouve des applications avantageuses dans les
installations industrielles de production d'hydrogène électro-
lytique.
Bien entendu l'invention n'est nullement limitee aux
modes de realisation decrits et representes, mais elle en
couvre au contraire toutes les variantes.
Il est de toute evidence que les materiaux tels que
revendiques peuvent être mis en oeuvre dans tous types d'elec-
trolyseurs et notamment dans des électrolyseurs du type filtre-
presse.
.