LU87526A1 - SEPARATOR FOR AN ACID ELECTROLYZER OF TRITIATED WATER AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A SEPARATOR - Google Patents

SEPARATOR FOR AN ACID ELECTROLYZER OF TRITIATED WATER AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A SEPARATOR Download PDF

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LU87526A1
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acid
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water
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Luigi Giuffre
Giancarlo Pierini
Giovanni Modica
Ezio Tempesti
Silvia Maffi
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    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
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Description

SEPARATEUR POUR UN ELECTROLYSEUR ACIDE DE L'EAU TRITIEE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TELSEPARATOR FOR AN ACID ELECTROLYZER OF TRITIATED WATER AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH

SEPARATEUR L'invention se réfère à un séparateur pour un électrolyseur acide de l'eau tritiée constitué d'un support et d'une imprégnation de ce support.SEPARATOR The invention relates to a separator for an acid electrolyser of tritiated water consisting of a support and an impregnation of this support.

Pour un séparateur applicable à 1'électrolyse acide de l'eau tritiée, on exige surtout une stabilité chimique par rapport à des solutions acides et par rapport à un rayonnement Beta.For a separator applicable to the acid electrolysis of tritiated water, chemical stability with respect to acid solutions and with respect to Beta radiation is above all required.

Par le document UK-A 2.045.804, on connaît une méthode pour préparer une membrane séparatrice constituée d'une poudre d acide polyantimonique et d'un liant organique tel que du polysulfone. Un tel séparateur se dégrade rapidement sous 1 influence d'un rayonnement Beta provenant de l'eau tritiée.Document UK-A 2,045,804 discloses a method for preparing a separating membrane consisting of a powder of polyantimonic acid and an organic binder such as polysulfone. Such a separator degrades quickly under the influence of Beta radiation from tritiated water.

Le but de l'invention est de proposer un séparateur pour un électrolyseur acide de l'eau qui résiste mieux au rayonnement Beta de l'eau hautement tritiée. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un tel séparateur.The object of the invention is to provide a separator for an acidic water electrolyser which better resists the Beta radiation of highly tritiated water. Another object of the invention is to propose a method of manufacturing such a separator.

Conformément à l'invention, le séparateur, qui est constitué d un support et d'une imprégnation de ce support, est caractérisé en ce qui ledit support est un corps céramique microporeux et que le matériau d'imprégnation est de l'acide polyantimonique Sb203.nH20.According to the invention, the separator, which consists of a support and an impregnation of this support, is characterized in that said support is a microporous ceramic body and that the impregnation material is polyantimonic acid Sb203 .nH20.

Le procédé de fabrication d'un tel séparateur est caractérisé en ce que le corps céramique est d'abord plongé dans une solution de chlorure d'antimoine SbClß dans 1,2-dichloréthane, qu'ensuite on sèche le corps dans de l'air sec et on le met dans de l'eau pour convertir le chlorure d'antimoine en acide polyantimonique.The method of manufacturing such a separator is characterized in that the ceramic body is first immersed in a solution of antimony chloride SbClß in 1,2-dichloroethane, which is then dried the body in air dry and put in water to convert the antimony chloride to polyantimonic acid.

En ce qui concerne des exemples préférés de mise en oeuvre de 1 invention, référence est faite aux sous-revendications. L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide de quelques exemples.As regards preferred examples of implementation of the invention, reference is made to the subclaims. The invention will be described below in more detail with the aid of a few examples.

Exemple 1Example 1

On prépare un support en alumine d'une épaisseur dé 3,05 mm. Le taux de rétention de l'eau d'un tel support est de 19,75% (poids de l'eau absorbée/poids total de l'échantillon).An alumina support with a thickness of 3.05 mm is prepared. The water retention rate of such a support is 19.75% (weight of the water absorbed / total weight of the sample).

Ce support est traité par une solution de la composition suivante: 10 ml 1,2-dichloréthane 15 g SbCl3This support is treated with a solution of the following composition: 10 ml 1,2-dichloroethane 15 g SbCl3

Le rapport molaire SbCl3/l,2-dichloréthane est de 0,0657/ 0,127. ' 'The molar ratio SbCl3 / l, 2-dichloroethane is 0.0657 / 0.127. ''

Pendant tout le traitement, la température est maintenue constante à 20°C et la durée de traitement est de 24 heures. Après cela, l'échantillon est extrait'de cette solution et le solvant est fait disparaître par évaporation pendant 24 heures à température ambiante, 20 minutes dans un four à 60°C et ensuite 48 heures à température ambiante. Puis, l'échantillon est immergé dans de l'eau distillée à température ambiante pendant 24 heures, puis séché dans un four à vide à une température de 70°C. On obtient ainsi la conversion in situ du chlorure d'antimoine vers l'oxide hydraté correspondant (acide polyantimonique). En pesant l'échantillon, on observe l'augmentation de poids de 18% par rapport au poids initial.Throughout the treatment, the temperature is kept constant at 20 ° C and the treatment time is 24 hours. After that, the sample is extracted from this solution and the solvent is removed by evaporation for 24 hours at room temperature, 20 minutes in an oven at 60 ° C and then 48 hours at room temperature. Then, the sample is immersed in distilled water at room temperature for 24 hours, then dried in a vacuum oven at a temperature of 70 ° C. This gives the in situ conversion of antimony chloride to the corresponding hydrated oxide (polyantimonic acid). When weighing the sample, the weight increase of 18% compared to the initial weight is observed.

Pour déterminer la retention de l'eau d'un tel séparateur, on 1 introduit dans de l'eau distillée pendant 72 heures et on observe ensuite que le poids a augmenté de 17,4% par rapport au poids de l'échantillon sec. La chute de tension mesurée dans une cellule d'électrolyse dont l'électrolyte est une solution aqueuse d'acide sulfurique à 20% et qui est soumise à une tension continue s'élève à 3,7cm2 à 40°C et à 3,1To determine the water retention of such a separator, it is introduced into distilled water for 72 hours and then it is observed that the weight has increased by 17.4% relative to the weight of the dry sample. The voltage drop measured in an electrolysis cell whose electrolyte is a 20% aqueous solution of sulfuric acid and which is subjected to a continuous voltage amounts to 3.7 cm 2 at 40 ° C and to 3.1

Figure LU87526A1D00051

cm2 à 60°C.cm2 at 60 ° C.

Figure LU87526A1D00051

Exemple 2Example 2

Un support avec les mêmes caractéristiques que celui de 1' exemple Nr. 1 est plongé dans une solution de la composition suivante: 10 ml de 1,2-dichloréthane 20 g de SbCl3A support with the same characteristics as that of example Nr. 1 is immersed in a solution of the following composition: 10 ml of 1,2-dichlorethane 20 g of SbCl3

Le rapport molaire SbCl3/l,2-dichloréthane s'élève à 0,0876/ 0,127.The SbCl3 / 1.2-dichloroethane molar ratio is 0.0876 / 0.127.

La méthode d'imprégnation et la conversion du chlorure d'antimoine en acide polyantimonique se font de la même façon que celle décrite pour l'exemple Nr. 1. L'échantillon ainsi obtenu est 15,8% plus lourd que le support initial. La chute de tensionmesurée dans une cellule identique à l'exemple 1 est de 2,4The impregnation method and the conversion of antimony chloride to polyantimonic acid are carried out in the same way as that described for example Nr. 1. The sample thus obtained is 15.8% heavier than the initial support. The voltage drop measured in a cell identical to Example 1 is 2.4

Figure LU87526A1D00053

cm2 à 40°C, de 2,1,cm2 at 40 ° C, 2.1,

Figure LU87526A1D00053

cm2 à 60°C et de 1,9cm2 at 60 ° C and 1.9

Figure LU87526A1D00053

cm2 à 80°C. Le taux de rétention d'eau est de 17,3% en poids par rapport à l'échantillon sec.cm2 at 80 ° C. The water retention rate is 17.3% by weight relative to the dry sample.

Exemple 3Example 3

Les conditions de fabrication sont les mêmes que pour les exemples précédents sauf pour la solution d'imprégnation dont la composition est la suivante: 10 -ml 1,2-dichloréthane 10 g SbCl3, le rapport molaire étant de 0,0438/0,127.The manufacturing conditions are the same as for the previous examples except for the impregnation solution, the composition of which is as follows: 10 -ml 1,2-dichloroethane 10 g SbCl3, the molar ratio being 0.0438 / 0.127.

Le poids de l'échantillon a augmenté de 18,5% par rapport au poids du support seul.The weight of the sample increased by 18.5% compared to the weight of the support alone.

Un tel échantillon présente les caractéristiques suivantes; le taux de rétention d'eau est de 18,4% par rapport à l'échantillon sec. La chute de tension de ce séparateur dans une cellule d'électrolyse telle que définie ci-dessus s'élève à 7,5Such a sample has the following characteristics; the water retention rate is 18.4% compared to the dry sample. The voltage drop of this separator in an electrolysis cell as defined above amounts to 7.5

Figure LU87526A1D00061

cm2, 5, 2cm2, 5, 2

Figure LU87526A1D00061

cm2 et 4,0cm2 and 4.0

Figure LU87526A1D00061

cm2 à 40°C, 60°C ou 80°C respectivement .cm2 at 40 ° C, 60 ° C or 80 ° C respectively.

Etant donné que les composants du séparateur selon l'invention sont inorganiques, ce séparateur résiste bien à un rayonnement Beta jusqu'à 30 Curie/cm3, rayonnement qui causerait une destruction rapide d'un séparateur selon l'art antérieur.Since the components of the separator according to the invention are inorganic, this separator resists well to Beta radiation up to 30 Curie / cm 3, radiation which would cause rapid destruction of a separator according to the prior art.

Claims (6)

1. Séparateur pour un électrolyseur acide de l'eau tritiée constitué d'un support et d'une imprégnation de ce support, caractérisé en ce gui ledit support est un corps céramique microporeux et que le matériau d'imprégnation est de l'acide polyantimonique Sb203.nH20.1. Separator for an acid electrolyser of tritiated water consisting of a support and an impregnation of this support, characterized in that said support is a microporous ceramic body and that the impregnation material is polyantimonic acid Sb203.nH20. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau du support est choisi parmi l'alumine, le nitrure de silicium et le carbure de silicium.2. Separator according to claim 1, characterized in that the support material is chosen from alumina, silicon nitride and silicon carbide. 3. Procédé de fabrication d'un séparateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps céramique est d'abord plongé dans une solution de chlorure d'antimoine SbCl3 dans 1,2-dichloréthane, qu'ensuite on sèche le support dans de l'air sec et on le met dans de l'eau pour convertir le chlorure d'antimoine en acide polyantimonique.3. Method of manufacturing a separator according to one of claims 1 and 2, characterized in that the ceramic body is first immersed in a solution of antimony chloride SbCl3 in 1,2-dichloroethane, then the support is dried in dry air and placed in water to convert the antimony chloride to polyantimonic acid. 4. Procède selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps céramique est plongé dans ladite solution pendant une durée entre 1 heure et 24 heures.4. Method according to claim 3, characterized in that the ceramic body is immersed in said solution for a period between 1 hour and 24 hours. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'ensuite le corps est séché pendant plusieurs heures dans de l'air sec ou dans le vide à température ambiante.5. Method according to claim 4, characterized in that then the body is dried for several hours in dry air or in vacuum at room temperature. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'ensuite le corps est chauffé pendant une heure à environ 60®C.6. Method according to claim 5, characterized in that then the body is heated for one hour to about 60®C.
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