Étude et modélisation du fonctionnement d'un électrolyseur à membrane

Nous avons étudié le fonctionnement d'un électrolyseur à membrane à deux compartiments séparés par une membrane échangeuse de cation, destiné au retraitement d'effluents industriels. Nous avons d'abord étudié le bilan-matière du procédé en mesurant les propriétés de transport des ions et de l'eau dans la membrane en fonction des conditions opératoires. Nous avons ensuite estimé les flux de sortie et le rendement faradique du procédé en régime stationnaire et nous les avons validées avec succès sur une unité pilote semi-industrielle. Puis, nous avons mesuré et modélisé les distributions de courant dans la cellule industrielle. En effet, son hétérogénéité réduit la durée de vie des composants et augmente la consommation énergétique. Pour la modélisation, nous avons résolu par la méthode des éléments finis l'équation d'électrocinétique, en l'absence de limitation par le transfert de matière mais en tenant compte de l'effet du dégagement gazeux aux électrodes. Nous avons ensuite mesuré les distributions verticales de la densité de courant à l'aide d'une cathode de 10 segments, en fonction des conditions opératoires. Dans la plupart des cas, les prédictions du modèle sont bonnes.