ÉLECTROCHIMIE

L'électrolyseur type est représenté en figure, où est détaillé le principe du procédé électrolytique chlore-soude. Il est généralement constitué d'une cuve remplie d'un conducteur ionique liquide, soit un solvant polaire additionné d'un électrolyte, soit un sel fondu, dans lequel sont plongées deux pièces métalliques : les électrodes. Lorsque c'est nécessaire, on peut empêcher le mélange par diffusion ou convection des produits formés aux électrodes ou leur réaction à l'autre électrode, au moyen d'une membrane ou d'une paroi de porcelaine perméable aux ions. La cellule est dans ce cas divisée en deux compartiments : l'un contient l'anolyte constituant le conducteur dans lequel baigne l'anode (signe +) et l'autre le catholyte associé à la cathode (signe —).

Déplacement d'électrons et ions dans un électrolyseur

Dessin

Représentation schématique du déplacement des électrons et des ions Na⁺, Cl^-, OH^-dans un électrolyseur chlore (Cl2)-soude (NaOH). Le séparateur (ou diaphragme) n'a pas ici de propriétés sélectives. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Électrolyse

Vidéo

Exemple de l'eau salée.Lorsqu'un composé chimique déterminé se dissout dans l'eau, par exemple le sel, ses molécules libèrent des ions de charges électriques opposées ; la solution qui en résulte est conductrice d'électricité.En introduisant dans cette solution une paire d'électrodes... 

Crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

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Les anions migrent vers l'anode où ils se déchargent éventuellement, alors que, inversement, les cations sont attirés par l'électrode de signe —, c'est-à-dire la cathode.

Ainsi, l'eau additionnée d'un sel dissocié correspondant à un électrolyte fort dont les constituants ioniques sont nettement moins réactifs vis-à-vis des électrodes que l'eau elle-même peut être décomposée électrolytiquement :

On remarque que, dans une cellule à compartiment séparé, le catholyte devient progressivement basique par l'accumulation des ions hydroxyle au cours de l'électrolyse alors que l'anolyte devient acide par l'augmentation de la concentration des protons. Ce phénomène ne peut se produire avec une cellule à un seul compartiment, puisque ici les effluents anodiques et cathodiques se neutralisent. Dans le cas de solutions non neutres – catholyte et anolyte séparés –, le transfert d'électron intervient en fonction du pH de H₃O⁺ (milieu acide-anode) ou de OH^— (milieu basique-cathode). Il y a variation du potentiel d'électrode avec le pH.

La dissociation électrolytique de l'eau réalisée dans des conditions idéales avec un rendement électrique quantitatif pourrait constituer une solution élégante au stockage de l'énergie. La formation d'électricité à partir de H₂ et de O₂ serait inversement et respecti [...]