Étude des phénomènes de pénétration des espèces chimiques dans les revêtements cathodiques des cuves d'électrolyse de l'aluminium

Cette thèse décrit l'étude effectuée sur les phénomènes d'insertion du sodium et de pénétration du bain électrolytique dans les revêtements cathodiques des cuves d'électrolyse de l'aluminium. L'étude fut effectuée à l'aide d'un montage permettant d'effectuer l'électrolyse en laboratoire. Trois types de revêtement cathodiques furent étudiés : des blocs semi-graphitique, des blocs graphitiques et des blocs graphitisés. L'insertion du sodium dans les trois différents types de blocs fut étudiée à l'aide de la spectrométrie des photoélectrons X (XPS ). L'analyse a permis de mettre en évidence deux formes de sodium dans l'anthracite et la phase liante des matériaux semi-graphitiques et graphitiques, indiquant qu'une fraction du sodium se retrouve sous forme adsorbée dans les micropores des matériaux alors que l'autre fraction est insérée dans la structure cristalline du carbone. Dans les phases graphitiques (matériaux graphitisés et graphitiques), seuls les micropores sont occupés par le sodium Ce résultat explique la tendance observée selon laquelle l'ajout de graphite dans les blocs permet d'abaisser le gonflement sodique. Les mécanismes de pénétration du bain dans le réseau poreux des matériaux furent étudiés en microscopie électronique et en diffraction des rayons X sur des échantillons après différents temps d'électrolyses et en variant l'atmosphère (soit sous argon ou sous azote). Ces analyses ont permis d'identifier le mécanisme conduisant à la mouillabilité du bain sur le carbone en fonction de l'atmosphère entourant l'électrolyse. Ainsi, sous azote, la formation de NaCN dans les pores des matériaux par réactions entre le sodium et l'azote permet une mouillabilité accrue du bain alors qu'en absence d'azote (sous argon), le carbure d'aluminium, formés à la surface des pores, joue un rôle similaire. Dans ce dernier cas, la pénétration du bain est moins rapide étant donnée la nécessité de toujours amener des espèces contenant de l'aluminium en tête du front de pénétration. Ces deux éléments constituent l'aspect original de cette thèse et permettent d'éclaircir deux importants phénomènes de dégradation des revêtements cathodiques en situation d'électrolyse.

Name thesis:degree_name

Ph. D.

Level thesis:degree_level

Doctorat

Discipline thesis:degree_discipline

Génie chimique

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2005

Author dc:creator

• Brisson, Pierre-Yves

Advisor dc:contributor.advisor

• Soucy, Gervais

Language dc:language.iso

fr

Handle dc:identifier.uri

https://hdl.handle.net/11143/1928

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/1928