Electrolyse de sel fondu

[Acharguipch]

Bonjour,
J'ai une question concernant l'electrolyse des sels fondus. Enfaite j'aimerais electrolyser la soude caustique NaOH et j'ai déjà mis en place des précautions. Je compte mettre dans un contenant clot le NaOH fondu, ce contenant aura une paroi de séparation entre l'anode et la cathode pour eviter que le sodium qui se forme ne parte vers la cathode(-) et ne court circuite l'appareil. Et comme le contenant est clos j'ai penser à mettre une cheminée du côté de la cathode ou les gaz sortiront et du côté de l'anode ou se trouvera le sodium je ferais une petite entrer ou j'insererais de l'azote pour évité que le sodium réagissent avec quoi que se soit vu que l'azote chasse l'oxygène et ne réagit pas. Pour l'extraction du sodium je prendrais une cuillère froide et sec et je conserverais le sodium dans un bocal remplie d'huile de paraffine.

Ma question est juste est ce que le contenant peut être en métal si il ne touche pas les électrodes ? Car je ne trouve pas de contenant que je pourrais fabriquer pour être utiliser à haute température (318°c) le verre borosilicate est attaqué par la soude donc ce n'est pas possible, j'ai vu que la plupart des ceramique fonctionnait mais faire une paroi de séparation est presque impossible et les formes comme la plupart du temps sont des couverts donc pas utiles, n'y a til pas d'autre matière que je pourrais utilisé à 318°c avec un sel fondu resistant à la soude caustique et que je pourrais mettre une parroie de séparation... ?

Merci d'avance !
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[moco]

Bonjour,
Je ne suis pas un spécialiste de l'électrolyse des sels fondus. J'en ai vu une fois dans ma vie effectuer par un de mes collègues. Il avait électrolysé d'un mélange de nitrates de potassium et de sodium qui fond à basse température, entre 100°C et 200°C, dans un récipient en terre cuite, genre pot à fleurs. Mais je ne me souviens plus exactement de la température. Il fallait chauffer de manière considérable. Je n'en ai pas conservé un bon souvenir, car il me semble que le sodium métallique se dissolvait dans l'électrolyte. Et il avait pris des électrodes de charbon, qui se consumaient à l'anode. Si tu veux prendre un récipient en métal, il faut trouver un métal qui ne s'oxyde pas plus de 300°C et qui ne réagisse pas avec la soude. Le fer et le cuivre s'oxydent à l'air. L'idéal serait l'argent ou le platine. Peut-être que le nickel conviendrait. Je sais qu'on fait des creusets en nickel.
Mais finalement, pourquoi veux-tu effectuer cette électrolyse ? A quoi bon ? On peut acheter du sodium métallique à un prix sans concurrence avec les frais que tu vas engager.

[Acharguipch]

Bonjour moco et merci de m'avoir répondu,
Pour la terre cuite ça semble pas mal, surtout que j'ai vu que ça resiste au delà de 300 degrés des fois. Je ne pense pas que la terre cuite sera attaquée par la soude mais le problème etant toujours de faire la parroi de séparation comment pourrais-je la mettre. Et c'est aussi mon problème pour la plupart des céramique. Dans mon électrolyse le NaOH ne se dissous pas il flotte à la surface d'où la paroi pour évité un court circuit entre les electrode donc dans mon cas il n'y a pas de problème comme votre amis. Pour les électrode j'ai du cuivre, enfaite jutiliserai des cable électrique dénudé comme ça après oxydation c'est plus simple de renouveler le tout mais je peut prendre du platine ou du nickel c'est pas un problème. Et pour le récipient en métal êtes vous sur que ça ne derangera pas lelectrolyse vu que le metal est conducteur ?? Si ce n'est pas un problème ce sera plus facile pour moi de construire mon contenant et pour le problème de l'oxydation je n'ai pas d'idée...
Et je suis passionné par les procédés de ce genre et plein d'autre aussi mais je veux le faire moi dans les quantité que je veux et avec toute les précaution qu'il faut. J'aime voir comment ça se passe. C'est aussi pour ça que je prends des précautions en mettant de l'azote du côté de la formation de sodium etc.

[40CDV20]

Bsr,
Pourquoi faire simple quand,...........Si la finalité est de produire du sodium (ce qui n’apparaît pas clairement), ce n'est pas la bonne méthode.
Pour produire du sodium on procède à une électrolyse ignée de ClNa additivé (*) dans une cellule dérivée du type Downs
(*) le mélange est constitué de ClNa, de Cl2Ca et de Cl2Ba dont le point de fusion est de +600°C. Cette cellule est de structure métallique revêtue de briques réfractaires (un creuset céramique à la fragilité près ferait l'affaire), une anode centrale en graphite et une cathode annulaire en fer (tel un XC18). L'astuce réside dans un semi-diaphragme métallique en cloche sur l'anode qui capte le chlore gazeux, le sodium quant à lui est capté par une seconde cloche concentrique à la cathode qui lui interdit de venir "musarder" à la surface du bain. De fait aucun risque de recombinaison accidentelle de Cl2-Na
En fait la difficulté principale réside dans l'exigence d'un ClNa de très haute pureté et parfaitement sec (<500 ppm)
C'est une manip simple à monter dans la mesure où l'on dispose de quelques moyens pour travailler de la tôle d'acier de faible épaisseur.
Cdt

[A voir en vidéo sur Futura]

[Acharguipch]

Bonjour, j'ai déjà lu sur un site web se procéder là mais il est trop compliqué déjà que je galère à prendre un contenant et de plus je veux évité de me retrouvé avec du chlore qui est toxique si je fais une erreur, le NaOH donne :
À la cathode : (Na+) + (1e-) ---> Na
À l'anode : (4OH-) ----> O2 + 2 H2O + (4e-)
Ce qui est moins risqué
De plus elle se fait à plus basse température 318°
Je peux pas me permettre de le faire avec votre procédé mais si vous savez mieux m'expliquer dans la fabrication etc ça pourrais le faire. J'ai un endroit ou travailler avec plein de machines c'est pas un problème. Il faut juste que je sache bien comment faire l'appareil. Et aussi l'histoire des brique réfractaire ça montre qu'on peut pas directement utilisé un metal comme contenant ça doit interférer avec lelectrolyse n'est ce pas ? Et concernant les briques refractaire moi je dois utilisé quoi donc comme brique refractaire pour mon contenant ? Sourtout que je compte pas faire un grand contenant.

[40CDV20]

Bjr,
Dans un parcours étudiant, quand on étudie les électrolyses ignées (obtention d'aluminium, de calcium, de lithium, de magnésium,...) on dispose bien entendu d'équipements validés et sécurisés, et il suffit de les assembler. Dans cette situation, la cellule est un standard constituée d'un bécher forme haute en inox que vient chambrer un creuset de céramique. Il s'agit donc à minima d'un creuset de matière réfractaire obtenu par liaison céramique dont la résistance pyroscopique est à minima > +1500°. Tout ceci est parfaitement normé. Le principal inconvénient de ces matériaux est une résistance moyenne aux chocs.
Quand on parle de "terre cuite" (du pot de fleur, au bol de faïence émaillé en passant par la tuile), très franchement je ne sais pas trop de quelles performances on parle. Ceci étant, je suppose qu'à l'instar de toute activité industrielle c'est à minima codifié. On utilise en manipulation de chimie des contenants en faïence émaillée de grande qualité, est ce adapté à un travail aux environs de +400°C tel que vous l'envisagez ? C'est à vérifier.
En ce qui concerne l'utilisation d'un contenant métallique, aux températures de travail envisagées il n'y a aucun problème de tenue. Un simple acier fait l'affaire. Le problème vient que le matériau est conducteur et qu'il s'agit de réaliser une électrolyse. Le risque d'une mauvaise manipulation dans un cellule bien encombrée doit être envisagé car il est loin d'être nul.
Mon conseil est de vous abstenir, si vous n'êtes pas en mesure de réunir l'équipement requis permettant d'opérer en toute sécurité.
Cdt

[Acharguipch]

Bonjour, je tiens à preciser que je fais cette électrolyse pour moi même, j'ai commencer a construire un petit labo chez moi et la je m'intéresse au electrolyse, j'ai fais celle de l'eau qui est simple il faut pas autant ce casser la tête que pour cette là. Et donc pour l'équipement c'est moi qui doit le trouver ou le fabriquer et pour le problème du creuset je le répète c'est que je ne peux pas le modeler et faire un diaphragme. L'acier me parait très bien, je peux le modeler puis même mettre un isolant thermique et électrique autour et de plus je compte pas electrolyser des grande quantité maximum 400ml et donc mon contenant sera en rapport avec ça et aussi je compte retirer le sodium et le conserver des sa formation pour eviter une trop grande accumulation et des accidents. Donc pour finir puis-je seulement faire avec de l'acier et un isolant autour et en faisant attention ?
Et sinon n'y à t'il pas moyen de mieux m'expliquer pour les creuset, et est ce que je pourrais leur faire une paroi de séparation ?

Ps : j'ai vu le béton réfractaire sur internet je pourrais pas en faire un contenant ?? Car il ne conduit pas l'électricité, il resiste à haute température et si on y mets de l'hydrofuge de masse il devient même étanche, il sera facile à modeler pour moi, vous en penser quoi ??

[40CDV20]

Ps : j'ai vu le béton réfractaire sur internet je pourrais pas en faire un contenant ?? Car il ne conduit pas l'électricité, il résiste à haute température et si on y mets de l'hydrofuge de masse il devient même étanche, il sera facile à modeler pour moi, vous en penser quoi ??

En fait, il ne faut pas se tromper. S'il s'agit de produire quelques "perles" de sodium métallique et de l'identifier en le faisant réagir avec de l'eau, les montages minimalistes (avec comme cellule une louche métallique) que l'on peut voir sur quelques vidéos circulant sur la toile, font l'affaire dès lors que l'on observe quelques précautions élémentaires de sécurité.
Construire une vraie cellule d'électrolyse ignée, trouve sa justification quand on a pour objectif de produire et de récupérer du dichlore et du sodium de bonne pureté, et de procéder à des calculs de rendement faradique par exemple. Çà suppose un niveau technique significatif de la part de l'opérateur.

Le béton réfractaire du commerce est composé d'un ciment réfractaire particulier (par ex. de type alumineux fondu) et de granulats qui le sont aussi, l'ensemble devant tenir +1300°C. Çà ne permet pas de mouler des creusets étanches, le risque de fissuration est important. Ce béton trouve sa place entre les briques de parement et les briques réfractaires lors de la construction d'un four. Les briques réfractaires par ex. qui tapissent les creusets en sidérurgie, c'est autre chose et généralement il n'y a pas d'exigence d'étanchéité très poussée il s'agit de protéger thermiquement l'acier du creuset. Ce peut être des systèmes alumine-silice pétris, façonnés et cuits à > +1500°C et assemblés en forme avec un liant réfractaire
Quand on parle de creuset en céramique il s'agit de parois relativement minces, lisses et d'aspect très proche des plans de travail que l'on pose aujourd'hui dans les cuisines en remplacement du granite beaucoup plus lourd et d'entretien plus contraignant
Cdt

[40CDV20]

Il serait sans doute productif de consulter le pseudo Tawahi-kiri "maître es réfractaire" qui opère principalement sur le forum géologie

[moco]

Bonsoir,
Avant de vous lancer à l'aventure, faites quelques petits calculs. Supposez que vous fassiez fondre 100g (2.5 moles) ou 200 g (5 moles) de NaOH. Combien de temps vous faudra-t-il pour produire des quantités raisonnables de sodium ? Quel courant êtes-vous capable de lancer dans le circuit ? Avec un courant de 1 Ampère, ce qui est beaucoup, vous produirez 0.62 millimole, donc 14 mg de sodium par minute. Ce n'est pas beaucoup. Pour en avoir 1 g il faudra attendre 70 min. Et pendant ce temps, votre sodium s'oxydera au contact de l'air. Sauf si vous travaillez sous atmosphère d'azote ou d'argon. Et même si vous y arriviez, vous n'arriverez jamais à électrolyser plus du dixième de toute la soude que vous aurez fondue. Que faites-vous avec le reste ? Réfléchissez-y avant de commencer !

[Acharguipch]

Merci de ta reponse moco je vais travailler sous une atmosphère en azote je pense etc. Je voudrais aussi savoir comment ameliorer la vitesse de production du naoh je peux pas augmenter les ampère ?

Je m'excuse aussi du temps de retard

[moco]

Bonsoir,
Pour augmenter le courant dans une électrolyse, donc les ampères, il faut surtout augmenter la surface de contact de l'électrode avec la solution. Les électrodes ont une capacité maximum qui s'exprime en Ampère par cm2, et qui n'est pas bien élevée.

[ecolami]

Bonsoir,
Je pense que le béton réfractaire n'est pas adapté pour contenir de la soude fondue. elle attaquera la partie alumine pour former des aluminates et s'il y a une partie silicates elle sera aussi attaquée. Je ne connais pas la vitesse d'attaque, peut être a-t-on le temps de faire quelque chose, surtout que la soude ne coûte pas grand chose
Peut être que les ciments réfractaire a base d'aluminate de calcium conviendraient.
J'ai travaillé dans une usine d'incinération de déchets dangereux et je sais que la présence de sels de sodium était un problème pour nos réfractaires qui se vitrifiaient en une sorte de lave brune. Cela justifiait une tarification spéciale plus élevée.

Un test de tenue poterie et soude fondue puis béton réfractaire serait intéressant pour orienter le reste de la manip.