Elaboration d'anodes stables en dimension du type métal/tantale/oxyde électrocatalytique, pour le dégagement d'oxygène en milieu acide

par François Cardarelli

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de André Savall.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    De nombreux procedes electrochimiques necessitent la mise en uvre d'anodes a degagement d'oxygene en milieu acide. Ces electrodes fonctionnent dans des conditions tres severes en raison du potentiel eleve et de l'acidite du milieu. Les anodes industrielles utilisees aujourd'hui sont constituees d'un substrat de titane recouvert d'un oxyde metallique ou d'un melange d'oxydes metalliques aux proprietes electrocatalytiques ; elles sont souvent du type ti/ta205-ir02. Toutefois, la duree de vie de ces anodes est relativement courte ; elles sont en effet soumises a des phenomenes complexes dus a la formation d'une couche isolante de rutile qui reduit la surface conductrice electrocatalytique et qui provoque sa desactivation. Dans ce travail nous avons entame l'etude de la recherche de substrats presentant d'une meilleure tenue a la corrosion en vue de remplacer le titane. La premiere etape de l'etude a consiste a utiliser un substrat de tantale recouvert d'un melange d'oxydes ta205-ir02 deposes par voie thermique suivant le meme protocole que celui utilise pour le substrat de titane. Des essais normalises de duree de vie effectues en electrolysant une solution d'acide sulfurique a 30% en masse a la temperature de 353k sous une densite de courant anodique de 50 kiloampere par metre carre ont permis de constater une amelioration de la duree de vie normalisee t: elle passe de 7 a 10 heure-gramme par metre carre quand on substitue le tantale au titane. La duree de vie normalisee t est definie par le rapport de la duree de vie a la masse surfacique d'oxyde d'iridium depose sur le substrat. Neanmoins, lors du traitement thermique dans l'air, au cours de la preparation de la couche d'oxydes metalliques, le tantale contrairement au titane a tendance a s'oxyder pour se recouvrir de son oxyde ta205, qui risque d'isoler electriquement le catalyseur. Afin de reduire la temperature de traitement pour eviter la formation d'une couche de ta205 nous avons recherche un nouveau precurseur. Une etude effectuee par analyse thermique de divers composes d'iridium a permis de retenir le tetrachlorure d'iridium. En raison de sa temperature de thermolyse tres basse, ce compose preserve de l'oxydation le substrat de tantale. L'utilisation de ce precurseur a conduit a l'elaboration d'anodes dont la duree de vie normalisee atteint 42 heure-gramme par metre carre (soit 1000 heures pour une masse surfacique de 24 gramme par metre carre). Cet excellent comportement du substrat de tantale est attribue a l'absence de corrosion anodique de cet element en milieu sulfurique a 353k. Cependant, malgre ces remarquables proprietes, le developpement d'un substrat de tantale massif reste d'un cout prohibitif comparee a celui du titane. Par consequent, la seconde partie du travail a consiste a optimiser le substrat de tantale. La solution proposee est de realiser un depot de tantale sur un substrat metallique ordinaire (cuivre, nickel, acier, etc. ) afin de l'utiliser comme substrat a la place du tantale massif. Le depot d'une couche de tantale de quelques micrometres d'epaisseur est obtenu par electrolyse en courant continu ou pulse dans le melange de sels fondus constitue de fluorure de sodium, fluorure de lithium, et heptafluorotantalate de potassium a 1073k. Une anode composite formee d'un depot de dioxyde d'iridium sur une couche de tantale de 20 micrometres d'epaisseur deposee sur un substrat d'acier inoxydable a permis d'atteindre une duree de vie de 363 heures pour une masse surfacique de catalyseur de 9 gramme par metre carre, soit une duree de vie normalisee de 40 heure-gramme par metre carre, similaire a celle obtenue avec un substrat en tantale massif. Une etude exploratoire de l'influence de polluants organiques et mineraux sur la duree de vie de ces anodes est presentee. Une interpretation du phenomene de desactivation de l'anode lors de l'electrolyse est proposee a partir des donnees acquises

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : [209] p

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1996TOU30186
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.