WO2015155441A1 - Equipment and process for producing dihydrogen - Google Patents

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WO2015155441A1
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anode
cathode
dihydrogen
reaction mixture
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Jean-Pierre Candy
Benoit EYRAUD
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an installation and a method for producing dihydrogen.
  • Aluminum naturally has a thin layer of impervious alumina on the surface that protects aluminum from corrosion.
  • alumina layer present on the surface of the aluminum with an aqueous solution having a high pH, i.e., a high alkali concentration.
  • the concentration of sodium hydroxide in the aqueous solution introduced into the reaction vessel must be high. Therefore, the precipitation of alumina in the bottom of the reaction vessel mentioned in US 2003/0143155, and the regeneration of sodium hydroxide that follows, can be limited. This results in sodium hydroxide consumption during the aluminum corrosion reaction, and therefore the need to regularly add sodium hydroxide to the reaction vessel to maintain the corrosion reaction of the aluminum. . This necessary addition of sodium hydroxide increases the production costs of dihydrogen.
  • the process described in the document US 2003/0143155 is difficult to implement since it requires in particular to maintain a minimum space between the aluminum particles and the precipitate, and also to precisely control the amount of water and of sodium hydroxide in the reaction vessel.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the technical problem underlying the invention therefore consists in providing a plant and a process for producing dihydrogen which make it possible to obtain lower production costs for hydrogen than those of the prior art installations and processes, while being simpler to implement.
  • the present invention relates to a process for producing dihydrogen comprising the following steps:
  • an anode compartment in which the anode is disposed, a cathode compartment in which the cathode is arranged, and
  • a cation exchange membrane disposed between the anode and cathode compartments, the cation exchange membrane being permeable to cations and being arranged to allow passage of cations from the anode compartment to the cathode compartment,
  • the method for producing dihydrogen according to the invention does not require the addition of alkali during the corrosion reaction of aluminum, which reduces the production costs of hydrogen.
  • the method comprises a step of filtering the at least one transferred part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment.
  • the aqueous alkaline solution reacting with aluminum contains at least one of the following alkalis: sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide and lithium hydroxide.
  • the aqueous alkaline solution reacting with aluminum has a pH of between 10 and 14, advantageously between 12 and 14, and preferably between 12 and 13.
  • the alkaline aqueous solution reacts with the aluminum has an alkali concentration of between 0.001 and 1 mol L "1, preferably between 0.01 and 1 mol L" 1, and preferably between 0.01 and 0.1 mol.L -1 .
  • each of the first and second aqueous solutions initially introduced into the anode and cathode compartments contains at least one of the following alkalis: sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and lithium hydroxide.
  • the second aqueous solution initially introduced into the cathode compartment has a pH of between 10 and 14, advantageously between 12 and 14, and preferably between 12 and 13.
  • the second aqueous solution initially introduced into the cathode compartment has an alkali concentration of between 0.001 and 1 mol.L -1 , advantageously between 0.01 and 1 mol.L -1. , and for example between 0.01 and 0.1 mol.L -1 .
  • the first aqueous solution initially introduced into the anode compartment has a pH of between 8 and 14, and for example between 10 and 12.
  • the pH values of the first and second aqueous solutions and the aqueous alkaline solution are measured at 25 ° C and 1 bar.
  • the difference in electrical potential applied between the anode and the cathode is between 1.3 and 10 V, and for example between 1.3 and 5 V.
  • the method further comprises the following steps:
  • the method further comprises a step of regulating the difference in electrical potential applied between the anode and the cathode as a function of the pH difference between the pH of the reaction mixture. contained in the anode compartment and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
  • the regulation step could be to increase the difference in electrical potential applied as a function of the increase in the difference in pH.
  • the at least part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment is transferred into the cathode compartment according to a transfer rate determined according to the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
  • the at least part of the produced sodium aluminate is transferred into the anode compartment according to a transfer rate determined as a function of the pH difference between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
  • the method further comprises a step of collecting the hydrogen produced in the cathode compartment by the electrolysis of water and the dihydrogen produced by the reaction of aluminum. with the aqueous alkaline solution.
  • the process comprises a step of collecting the alumina produced in the anode compartment.
  • the step of collecting the hydrogen produced comprises a step of storing the hydrogen produced in a storage device.
  • the hydrogen produced can, for example, be stored in gaseous form in a high-pressure storage tank, or in solid form in a hydride tank.
  • the method further comprises a step of regulating the evacuation of the oxygen produced in the anode compartment by the electrolysis of the water out of the anode compartment so as to maintain the difference pressure between the anode and cathode compartments in a predetermined range of values.
  • the process for producing dihydrogen further comprises a step of collecting the oxygen produced in the anode compartment.
  • the step of reacting aluminum with the aqueous alkaline solution is carried out in a reaction compartment comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment, the method further comprising a step of supplying the reaction compartment with at least a portion of the reaction mixture contained in the cathode compartment .
  • Performing the corrosion reaction of the aluminum in the reaction compartment, and then transferring into the anode compartment a portion of the reaction mixture contained in the reaction compartment allows on the one hand to attack the aluminum with an aqueous solution alkaline having a high pH ensuring the initiation of the reaction of aluminum with the aqueous alkaline solution, and secondly, because of the low pH of the reaction mixture contained in the anode compartment related to the electrolysis of water to ensure a precipitation of the alumina only in the anode compartment, that is to say in a compartment different from that in which the corrosion reaction takes place.
  • the process comprises a step of introducing aluminum into the reaction compartment.
  • the process comprises a step of introducing the aqueous alkaline solution into the reaction compartment.
  • the step of transferring the at least part of the sodium aluminate produced in the anode compartment consists in transferring at least part of the liquid phase to the anode compartment. of the reaction mixture contained in the reaction compartment and including sodium aluminate product.
  • the process further comprises a step of heating the reaction compartment to a temperature of between 50 and 200 ° C, advantageously between 80 and 140 ° C, and for example between 10 and 140 ° C. and 130 ° C.
  • the second aqueous solution introduced into the cathode compartment is alkaline
  • the step of reacting aluminum with an aqueous alkaline solution is carried out in the cathode compartment
  • the transfer step in the anode compartment of the at least part of the aluminate of sodium product consists of transferring into the anode compartment at least a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment and including sodium aluminate product.
  • the method comprises a step of introducing aluminum into the cathode compartment.
  • the aluminum is introduced into the cathode or reaction compartment in solid form, more particularly in the form of particles, and for example in the form of powder, chips or other particles. of similar size.
  • the process for producing dihydrogen further comprises a step of providing a hydrogen fuel cell arranged to generate electrical energy, the difference in electrical potential between the anode and the cathode being applied by the dihydrogen fuel cell.
  • the process for producing dihydrogen comprises a step of feeding the dihydrogen fuel cell to dihydrogen from the dihydrogen produced by the at least one electrolysis cell.
  • the step of transferring the at least part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment is carried out continuously or discontinuously.
  • the present invention further relates to a plant for producing dihydrogen, comprising: at least one electrolysis cell comprising:
  • a cation exchange membrane disposed between the anode and cathode compartments, the cation exchange membrane being permeable to cations and being arranged to allow passage of cations from the anode compartment to the cathode compartment,
  • a first fluid transfer device fluidly connected to the anode compartment and to the cathode compartment, the first fluid transfer device being arranged to transfer, under use conditions, a part of the liquid phase of a reaction mixture contained in the anode compartment of the anode compartment to the cathode compartment, and
  • a second fluid transfer device fluidly connected to the anode compartment and arranged to supply, under conditions of use, the sodium aluminate anode compartment.
  • the anode compartment and the cathode compartment are intended to contain respectively a first and a second aqueous solutions, the first and second aqueous solutions being advantageously neutral or alkaline.
  • the hydrogen production plant which comprises:
  • first pH determination means arranged to determine, under use conditions, the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment
  • second pH determination means arranged to determine, under use conditions, the pH of a reaction mixture contained in the cathode compartment.
  • the hydrogen production plant comprises calculation means arranged to calculate the difference in pH between the determined pH of the reaction mixture. contained in the anode compartment and the determined pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
  • the cathode compartment is intended to receive aluminum
  • the second fluid transfer device is fluidly connected to the cathode compartment and is arranged to transfer, in conditions of use, a part the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment of the cathode compartment to the anode compartment.
  • the facility for producing hydrogen comprises a reaction compartment comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment, the reaction chamber being intended to contain an aqueous alkaline solution and receiving aluminum, and the second fluid transfer device is fluidly connected to the reaction compartment and is arranged to transfer, under use conditions, a portion of the liquid phase of a reaction mixture contained in the reaction compartment of the reaction compartment to the anode compartment.
  • At least one of the first and second fluid transfer devices comprises a circulation pump.
  • the hydrogen production plant comprises a control unit arranged to control the operation of the circulation pump as a function of the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the compartment. anode determined by the first pH determination means and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determination means.
  • the second fluid transfer device further comprises a suction pipe arranged for fluidically connecting a fluid inlet of the circulation pump and the cathode compartment, and a discharge pipe arranged for fluidically connecting a fluid outlet of the circulation pump and the anode compartment.
  • the suction pipe comprises a suction portion provided with a suction opening, the suction portion being intended to be immersed in the reaction mixture contained in the cathode compartment.
  • the first transfer device comprises a communication conduit arranged to fluidly connect the anode compartment and the cathode compartment.
  • the communication line comprises for example a first end opening into the bottom of the anode compartment and a second end opening into the bottom of the cathode compartment.
  • the facility for producing dihydrogen comprises a dihydrogen storage device arranged to store the dihydrogen product.
  • the anode and the cathode are respectively formed by a first and a second metal plate made for example of nickel, stainless steel, iron or nickel-plated metal.
  • the anode and the cathode are disposed at a distance from the cation exchange membrane.
  • the cation exchange membrane is arranged to separate the anode and cathode compartments.
  • the cation exchange membrane defines at least in part the anode and cathode compartments.
  • the cation exchange membrane is a cation-permeable polymeric membrane, such as a cation exchange resin.
  • the cation exchange resin may be a perfluorinated polymer having carboxylic and / or sulfonic functional groups.
  • a resin is sold for example by Dupont under the name Nafion (registered trademark).
  • the at least one electrolysis cell comprises a membrane-electrode assembly comprising the cation exchange membrane sandwiched between the anode and the cathode.
  • the anode and the cathode may each comprise a catalyst, for example platinum or a platinum alloy.
  • the first fluid transfer device comprises a filtration device.
  • the filtration device is advantageously arranged to prevent the transfer of solid elements from the anode compartment to the cathode compartment.
  • the plant for producing dihydrogen comprises a water supply device arranged to supply water to the cathode compartment.
  • the dihydrogen production plant comprises an aluminum feed device arranged to supply the cathode compartment or the reaction compartment with aluminum.
  • the dihydrogen production plant comprises an alumina collection device arranged to collect the alumina produced in the anode compartment.
  • the dihydrogen production plant further comprises a dioxygen discharge pipe fluidly connected to the anode compartment and arranged to evacuate outside the anode compartment the dioxygen produced in the anode compartment.
  • the dihydrogen production plant further comprises a dihydrogen storage device arranged to store the hydrogen produced by the dihydrogen production plant.
  • the dihydrogen production plant further comprises a hydrogen discharge pipe arranged for fluidly connecting the cathode compartment and the dihydrogen storage device.
  • the oxygen evacuation pipe comprises a regulating valve arranged to regulate the evacuation of oxygen out of the anode compartment.
  • the installation for producing hydrogen comprises a control device arranged to control the opening and closing of the control valve as a function of the pressure difference between the anode and cathode compartments or between the oxygen evacuation pipe and the hydrogen evacuation pipe.
  • the control device is a differential pressure gauge fluidly connected to the oxygen evacuation pipe and to the hydrogen evacuation pipe.
  • control valve is disposed downstream of the portion of the oxygen evacuation pipe connected to the differential pressure gauge.
  • control valve is a solenoid valve.
  • control device is arranged to control the opening of the control valve when the pressure difference between the anode compartment and the cathode compartment is greater than zero and to control the closure of the control valve when the pressure difference between the anode compartment and the cathode compartment is less than or equal to zero.
  • the present invention furthermore relates to an electric power generation installation, comprising:
  • a hydrogen fuel cell arranged to apply an electrical potential difference between the anode and the cathode, the hydrogen fuel cell being shaped to be supplied with dihydrogen from dihydrogen produced in the at least one cell; electrolysis.
  • the hydrogen fuel cell is a hydrogen-air or dihydrogen-oxygen fuel cell.
  • the electrical energy production installation comprises a control unit arranged to regulate the difference in electrical potential applied between the anode and the cathode as a function of the pH difference between the pH value. of the reaction mixture contained in the anode compartment determined by the first pH determination means and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determination means.
  • Figure 1 is a schematic view of a production plant of hydrogen according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic view of a hydrogen production plant according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a schematic view of an electrical power generation installation according to the invention.
  • Figure 1 shows a plant for producing hydrogen 2 according to a first embodiment of the invention.
  • the plant for producing dihydrogen 2 comprises an electrolysis cell 3, also called electrolytic cell or electrochemical cell.
  • the plant for producing dihydrogen 2 could however comprise a plurality of electrolysis cells 3.
  • the electrolysis cell 3 comprises an anode compartment 4 containing a first aqueous alkaline solution 5, a cathode compartment 6 containing a second alkaline aqueous solution 7, an anode
  • the anode 8 and the cathode are identical to one embodiment of the invention.
  • the second alkaline aqueous solution 7 contained in the cathode compartment is an aqueous solution of sodium hydroxide having a pH of between 10 and 14, advantageously between 12 and 14, and preferably between 12 and 13.
  • the first aqueous alkaline solution 4 introduced into the anode compartment 4 is an aqueous solution of sodium hydroxide having a pH less than or equal to the pH of the first aqueous alkaline solution 7 contained in the cathode compartment.
  • the electrolysis cell 3 further comprises a cation exchange membrane 1 1 arranged to separate the anode and cathode compartments 4, 6.
  • the cation exchange membrane 1 1 is permeable to the cations, and is therefore arranged to allow a passage of cations more particularly from the anode compartment 4 to the cathode compartment 6.
  • the cation exchange membrane 11 may be a polymeric membrane, such as a cation exchange resin.
  • the cation exchange resin may be a perfluorinated polymer having carboxylic and / or sulfonic functional groups.
  • a resin is sold for example by Dupont under the name Nafion (registered trademark).
  • the anode 8 and the cathode are identical to one embodiment of the invention.
  • the electrolysis cell 3 may comprise a membrane-electrode assembly comprising the cation exchange membrane 1 1 sandwiched between the anode 8 and the cathode 9.
  • the anode 8 and the cathode 9 could each comprise a catalyst, for example platinum or a platinum alloy.
  • the hydrogen production plant 2 further comprises a fluid transfer device 13.
  • the fluid transfer device 13 more particularly comprises a circulation pump 14 provided with a fluid inlet and a fluid outlet, a suction pipe 15 arranged to fluidically connect the fluid inlet of the circulation pump 14 and the cathode compartment 6, and a discharge pipe 16 arranged to fluidly connect the fluid outlet of the circulation pump 14 and the anode compartment 4.
  • the fluid transfer device 13 is arranged to transfer, under use conditions, a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 of the cathode compartment 6 to the anode compartment 4.
  • the suction pipe 15 more particularly comprises a first end portion fluidly connected to the fluid inlet of the circulation pump 14, and a second end portion provided with a suction opening and arranged to be submerged. in the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6.
  • the discharge pipe 16 more particularly comprises a first end portion fluidly connected to the fluid outlet of the circulation pump 14, and a second end portion provided with a discharge opening and arranged to be disposed at a distance from the reaction mixture contained in the anode compartment 4. Such a configuration of the discharge pipe 16 avoids the creation of an electrical bridge between the anode compartments 4 and cathode 6.
  • the fluid transfer device 13 preferably comprises a control unit 17 arranged to control the operation of the circulation pump 14.
  • the hydrogen production plant 2 further comprises a fluid transfer device 18.
  • the fluid transfer device 18 more particularly comprises a communication pipe 19 arranged to fluidly connect the anode compartment 4 and the cathode compartment 6.
  • the conduct communication 19 comprises for example a first end opening into the bottom of the anode compartment 4 and a second end opening into the bottom of the cathode compartment 6.
  • the communication conduit 19 is thus arranged to ensure a return of liquid from the anode compartment 4 to the cathode compartment 6 by the principle of communicating vessels. These arrangements prevent emptying of the cathode compartment 6 when part of its liquid content is transferred into the anode compartment 4 via the fluid transfer device 13.
  • the fluid transfer device 18 further comprises a filtration device 20 disposed for example upstream of the first end of the communication conduit 19.
  • the filtration device 20 is arranged to prevent the transfer of solid elements from the anode compartment 4 to the cathode compartment 6 via the communication line 19.
  • the installation for producing hydrogen 2 may, for example, comprise an oxygen evacuation pipe 21 fluidly connected to the anode compartment 4 and arranged to discharge, outside the anode compartment 4, the oxygen produced in the anode compartment 4.
  • Oxygen discharge conduit 21 may for example be connected to an oxygen storage device 22 for storing the oxygen produced in the anode compartment 4, or may be shaped to evacuate in air the oxygen produced in the anode compartment. 4.
  • the hydrogen production plant 2 may for example comprise a hydrogen storage device 23 fluidly connected to the cathode compartment 6 and arranged to store the dihydrogen produced in the cathode compartment 6.
  • the hydrogen storage device 23 is advantageously connected to the cathode compartment 6 by a hydrogen evacuation pipe 24.
  • the hydrogen production plant 2 further comprises a water supply device 25 fluidly connected to the cathode compartment 6, and arranged to supply water to the cathode compartment 6 as a function of the rate of consumption of the water in the cell. electrolysis 3.
  • the hydrogen production plant 2 also comprises an aluminum feed device 26 connected to the cathode compartment 6, and arranged to feed the cathode compartment 6 with aluminum as a function of the consumption rate of the aluminum in the electrolysis cell. 3.
  • the hydrogen production plant 2 furthermore comprises a first pH determination element 27, such as a pH sensor or a pH meter, arranged to determine the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4, and a pH-determining element 27.
  • second pH determining element 28 such as a pH sensor or a pH meter, arranged to determine the pH of a reaction mixture contained in the cathode compartment 6.
  • a control unit 17 is arranged to control the operation of the circulation pump according to the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 determined by the first pH determining element 27 and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 determined by the second pH determining element 28.
  • This process includes the following steps:
  • the consumption of hydroxide ions at the anode 8 causes a decrease in the pH of the first aqueous alkaline solution 5 contained in the anode compartment 4, while the production of hydroxide ions at the cathode 9 increases the pH of the the second alkaline aqueous solution 7 contained in the cathode compartment 6.
  • the high pH of the second aqueous alkaline solution 7 causes the alumina layer (Al 2 O 3) present on the surface of the aluminum to dissolve, which makes it possible to initiate the reaction of the aluminum with the second aqueous alkaline solution 7 It should be noted that the dissolution of the diaper alumina on the surface of the aluminum can be carried out as soon as the aluminum is introduced into the second aqueous alkaline solution 7 if the initial pH of the latter is sufficient, or as soon as the pH increase of the second solution alkaline aqueous 7, related to the electrolysis of water, is sufficient.
  • reaction of aluminum with the second aqueous alkaline solution 7 in the cathode compartment 6 causes the production of dihydrogen and sodium aluminate according to the following reaction:
  • the method according to the invention further comprises the following step:
  • the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 is lower than the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6, which allows the aluminate to sodium introduced into the anode compartment 4 by the fluid transfer device 13 to precipitate in the form of alumina 40 in the bottom of the anode compartment 4, while regenerating sodium hydroxide.
  • the sodium ions thus reintroduced into the anode compartment 4 will be able to circulate again towards the cathode compartment 6, and to maintain part of the electrolysis of the water at the anode 8 and the cathode 9 , and on the other hand the reaction between aluminum and water in the cathode compartment 6.
  • the method according to the invention further comprises a step of transferring part of the phase into the cathode compartment 6, using the fluid transfer device 18.
  • liquid of the reaction mixture contained in the anode compartment 4. It should be noted that the filtration device 20 makes it possible to prevent the alumina precipitated in the anode compartment 4 from being reintroduced into the cathode compartment 6 in which it would inevitably be dissolved.
  • the method according to the invention may also comprise the following steps:
  • the electric power generator 29 connected to the hydrogen production plant 2 is more precisely a DC generator, and can for example be an electrochemical generator.
  • FIG. 2 represents a plant for producing hydrogen 2 'according to a second embodiment of the invention which differs from that represented in FIG. 1, in particular in that:
  • the hydrogen production plant 2 comprises a reaction chamber 31 comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment 6 by a supply line 32, and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment 4 by a transfer device fluid 33, the reaction compartment 31 containing an aqueous alkaline solution and being intended to receive aluminum, the aluminum feed device 26 is connected to the reaction compartment 31, and is arranged to feed the reaction compartment 31 with aluminum as a function of the consumption rate of the aluminum in the reaction compartment 31,
  • the water supply device 25 is fluidly connected to the anode compartment 4, and is arranged to supply water to the anode compartment 4 according to the rate of consumption of water in the electrolysis cell 3,
  • the oxygen evacuation pipe 21 is designed to evacuate in air the oxygen produced in the anode compartment 4, the oxygen evacuation pipe 21 being provided with a regulating valve 34, such as a solenoid valve regulator, arranged to regulate the evacuation of oxygen out of the anode compartment 4,
  • the hydrogen production plant 2 comprises a control device 35 arranged to control the opening and closing of the control valve 34 as a function of the pressure difference between the oxygen discharge pipe 21 and the control pipe. evacuation of hydrogen 24.
  • control device 35 is a differential pressure gauge fluidically connected respectively to the oxygen evacuation pipe 21 and to the hydrogen discharge pipe 24, and the control valve 34 is disposed downstream of the portion of the oxygen discharge line 21 connected to the differential pressure gauge with respect to the flow direction of the oxygen.
  • the reaction compartment 31 is fluidly connected to the hydrogen storage device 23 via a hydrogen evacuation pipe 36 connected on the one hand to the reaction compartment 31 and on the other hand to driving of hydrogen evacuation 24.
  • the fluid transfer device 33 is formed by a discharge pipe arranged to fluidly connect the fluid outlet of the reaction compartment 31 and the anode compartment 4.
  • the transfer device 18 more particularly comprises a filtration device 20 comprising a fluid inlet and a fluid outlet, a suction pipe 37 arranged to fluidly connect the anode compartment 4 and the fluid inlet of the filtration device 20, and a circulation pump 38 provided with a fluid inlet fluidly connected to the fluid outlet of the filtration device 20 and an outlet of fluid fluidically connected to the cathode compartment 6.
  • the transfer device
  • control unit 39 arranged to control the operation of the pump 38 as a function of the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 determined by the first pH determination element 27 and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 determined by the second pH determination element 28.
  • This process includes the following steps:
  • the reaction of aluminum with an aqueous alkaline solution takes place in the reaction compartment 31, and not in the cathode compartment 6.
  • the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 decreases, while the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 increases. This results in a variation of the pH difference between the reaction mixtures contained in the anode compartments 4 and cathodic 6.
  • the operation of the circulation pump 38 is then regulated as a function of the calculated pH difference.
  • the operation of the circulation pump 38 causes a part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 to be transferred to the cathode compartment 6, which causes a supply of the reaction compartment 31 with part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6, and then transfer in the anode compartment 4 of a part of the reaction mixture contained in the reaction compartment 31 and including sodium aluminate produced by the corrosion of the aluminum with the aqueous alkaline solution initially contained in the reaction compartment 31.
  • the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 is lower than the pH of the reaction mixture contained in the reaction compartment 31, which allows the sodium aluminate introduced into the anode compartment 4 by the fluid transfer device 33 to precipitate in the form of alumina in the bottom of the anode compartment 4, while regenerating sodium hydroxide.
  • the sodium ions thus reintroduced into the anode compartment 4 will be able to circulate again towards the cathode compartment 6, and to maintain part of the electrolysis of the water at the anode 8 and the cathode 9 and on the other hand the reaction between aluminum and water in the reaction compartment 31.
  • the first and second aqueous solutions initially introduced into the anode compartments 4 and cathode 6 could be aqueous solutions at neutral pH, especially if the volume of the reaction compartment 31 is greater than to the total volume of the anode compartments 4 and cathode 6 and if the aqueous alkaline solution initially introduced into the reaction compartment 31 has a sufficiently high pH.
  • FIG. 3 shows an electrical energy production installation comprising a hydrogen production plant 2 according to the invention, and a dihydrogen fuel cell 29 'shaped to be supplied with dihydrogen from the dihydrogen produced by the installation of
  • the hydrogen fuel cell 29 ' is a dihydrogen-air fuel cell, that is, it is arranged to generate hydrogen. electric energy E from dihydrogen and air.
  • the hydrogen fuel cell 29 ' is advantageously electrically connected to the anode 8 and to the cathode 9 of the electrolysis cell 3, and is arranged to apply the difference in electrical potential between the anode 8 and the cathode 9.
  • Such a configuration of the hydrogen fuel cell 29 ' makes it possible to use a portion of the electrical energy E generated by the dihydrogen fuel cell 29' to electrically supply the electrolysis cell 3. This results in an improvement of the energy efficiency of the facility for the production of dihydrogen 2.

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Abstract

The equipment for producing dihydrogen (2) comprises an electrolytic cell (3) comprising an anode compartment (4) in which an anode (8) is positioned, a cathode compartment (6) in which a cathode (9) is positioned, and a cation exchange membrane (11) positioned between the anode and cathode compartments (4, 6). The equipment also comprises a fluid transfer device (18) fluidically connected to the anode compartment (4) and to the cathode compartment (6), the fluid transfer device being arranged in order to transfer, under usage conditions, a portion of the liquid phase of a reaction mixture contained in the anode compartment (4) to the cathode compartment (6).

Description

Installation et procédé de production de dihydrogène  Installation and process for producing dihydrogen
La présente invention concerne une installation et un procédé de production de dihydrogène. The present invention relates to an installation and a method for producing dihydrogen.
Le document US 2003/0143155 divulgue un procédé de production de dihydrogène comprenant notamment les étapes suivantes consistant à :  Document US 2003/0143155 discloses a process for the production of dihydrogen including in particular the following stages:
- prévoir une installation de production de dihydrogène comprenant un récipient de réaction,  - provide a facility for the production of hydrogen including a reaction vessel,
- introduire une solution aqueuse contenant de l'hydroxyde de sodium dans le récipient de réaction,  introducing an aqueous solution containing sodium hydroxide into the reaction vessel,
- introduire des particules d'aluminium dans la solution aqueuse, introducing aluminum particles into the aqueous solution,
- maintenir les particules d'aluminium à la surface de la solution aqueuse, maintain the aluminum particles on the surface of the aqueous solution,
- faire réagir les particules d'aluminium avec l'eau de la solution aqueuse de manière à produire du dihydrogène,  reacting the aluminum particles with the water of the aqueous solution so as to produce dihydrogen,
- maintenir sensiblement constante la quantité d'hydroxyde sodium dans le récipient de réaction, et  to maintain substantially constant the amount of sodium hydroxide in the reaction vessel, and
- obtenir un précipité d'alumine dans le fond du récipient de réaction.  - Obtain a precipitate of alumina in the bottom of the reaction vessel.
L'aluminium présente naturellement en surface une fine couche d'alumine imperméable qui protège l'aluminium de la corrosion. Ainsi, afin de pouvoir initier une réaction de l'aluminium avec de l'eau, il est nécessaire de dissoudre la couche d'alumine présente à la surface de l'aluminium à l'aide d'une solution aqueuse présentant un pH élevé, c'est-à-dire une concentration en alcali élevé.  Aluminum naturally has a thin layer of impervious alumina on the surface that protects aluminum from corrosion. Thus, in order to initiate a reaction of aluminum with water, it is necessary to dissolve the alumina layer present on the surface of the aluminum with an aqueous solution having a high pH, i.e., a high alkali concentration.
Par conséquent, afin de pouvoir mettre en œuvre le procédé décrit dans le document US 2003/0143155, la concentration en hydroxyde de sodium dans la solution aqueuse introduite dans le récipient de réaction doit être élevée. Dès lors, la précipitation d'alumine dans le fond du récipient de réaction évoquée dans le document US 2003/0143155, et la régénération d'hydroxyde de sodium qui s'en suit, ne peut être que limitée. Il en résulte une consommation d'hydroxyde de sodium lors de la réaction de corrosion de l'aluminium, et donc la nécessité d'ajouter régulièrement de l'hydroxyde de sodium dans le récipient de réaction pour maintenir la réaction de corrosion de l'aluminium. Cet ajout nécessaire d'hydroxyde de sodium augmente les coûts de production du dihydrogène. De plus, le procédé décrit dans le document US 2003/0143155 est difficile à mettre en œuvre puisqu'il nécessite notamment de maintenir un espace minimal entre les particules d'aluminium et le précipité, et également de contrôler précisément la quantité d'eau et d'hydroxyde de sodium dans le récipient de réaction. Therefore, in order to be able to implement the method described in US 2003/0143155, the concentration of sodium hydroxide in the aqueous solution introduced into the reaction vessel must be high. Therefore, the precipitation of alumina in the bottom of the reaction vessel mentioned in US 2003/0143155, and the regeneration of sodium hydroxide that follows, can be limited. This results in sodium hydroxide consumption during the aluminum corrosion reaction, and therefore the need to regularly add sodium hydroxide to the reaction vessel to maintain the corrosion reaction of the aluminum. . This necessary addition of sodium hydroxide increases the production costs of dihydrogen. In addition, the process described in the document US 2003/0143155 is difficult to implement since it requires in particular to maintain a minimum space between the aluminum particles and the precipitate, and also to precisely control the amount of water and of sodium hydroxide in the reaction vessel.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.  The present invention aims to remedy these disadvantages.
Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir une installation et un procédé de production de dihydrogène qui permettent d'obtenir des coûts de production du dihydrogène moins élevés que ceux des installations et procédés de l'art antérieur, tout en étant plus simples à mettre en œuvre.  The technical problem underlying the invention therefore consists in providing a plant and a process for producing dihydrogen which make it possible to obtain lower production costs for hydrogen than those of the prior art installations and processes, while being simpler to implement.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de production de dihydrogène comprenant les étapes suivantes :  For this purpose, the present invention relates to a process for producing dihydrogen comprising the following steps:
- prévoir une cellule d'électrolyse comprenant :  - provide an electrolysis cell comprising:
o une anode et une cathode,  anode and a cathode,
o un compartiment anodique dans lequel est disposée l'anode, o un compartiment cathodique dans lequel est disposée la cathode, et  an anode compartment in which the anode is disposed, a cathode compartment in which the cathode is arranged, and
o une membrane échangeuse de cations disposée entre les compartiments anodique et cathodique, la membrane échangeuse de cations étant perméable aux cations et étant agencée pour autoriser un passage de cations du compartiment anodique vers le compartiment cathodique, a cation exchange membrane disposed between the anode and cathode compartments, the cation exchange membrane being permeable to cations and being arranged to allow passage of cations from the anode compartment to the cathode compartment,
- introduire une première solution aqueuse dans le compartiment anodique de manière à immerger au moins en partie l'anode, la première solution aqueuse étant alcaline ou neutre, introducing a first aqueous solution into the anode compartment so as to immerse at least part of the anode, the first aqueous solution being alkaline or neutral,
- introduire une deuxième solution aqueuse dans le compartiment cathodique de manière à immerger au moins en partie la cathode, la deuxième solution aqueuse étant alcaline ou neutre,  introducing a second aqueous solution into the cathode compartment so as to immerse at least part of the cathode, the second aqueous solution being alkaline or neutral,
- appliquer une différence de potentielle électrique entre l'anode et la cathode de manière à provoquer l'électrolyse de l'eau contenue dans les première et deuxième solutions aqueuses,  applying a difference in electrical potential between the anode and the cathode so as to cause the electrolysis of the water contained in the first and second aqueous solutions,
- faire réagir de l'aluminium avec une solution aqueuse alcaline de manière à produire du dihydrogène et de l'aluminate de sodium, - transférer dans le compartiment anodique au moins une partie de l'aluminate de sodium produit de façon à obtenir un précipité d'alumine dans le compartiment anodique, et reacting aluminum with an aqueous alkaline solution to produce dihydrogen and sodium aluminate, - transferring into the anode compartment at least a portion of the sodium aluminate produced so as to obtain a precipitate of alumina in the anode compartment, and
- transférer dans le compartiment cathodique au moins une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique.  - Transfer into the cathode compartment at least a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment.
Le fait de réaliser la réaction de corrosion de l'aluminium dans un compartiment distinct du compartiment anodique, et de transférer ensuite dans le compartiment anodique au moins une partie de l'aluminate de sodium produit permet d'une part d'attaquer l'aluminium avec une solution aqueuse alcaline présentant un pH élevé assurant l'initiation de la réaction de l'aluminium avec de l'eau, et d'autre part, du fait du faible pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique lié à l'électrolyse de l'eau et à la consommation d'ions hydroxyde au niveau de l'anode, d'assurer une précipitation de l'alumine uniquement dans le compartiment anodique, c'est-à- dire dans un compartiment différent de celui dans lequel a lieu la réaction de corrosion. Ces dispositions permettent d'assurer une précipitation, sous forme d'alumine, de la totalité de l'aluminate de sodium produit, et donc une régénération totale de l'alcali.  The fact of carrying out the corrosion reaction of the aluminum in a separate compartment of the anode compartment, and then transferring into the anode compartment at least a portion of the sodium aluminate product allows on the one hand to attack the aluminum with an aqueous alkaline solution having a high pH ensuring the initiation of the reaction of aluminum with water, and secondly, because of the low pH of the reaction mixture contained in the anode compartment related to electrolysis water and the consumption of hydroxide ions at the anode, to ensure precipitation of the alumina only in the anode compartment, that is to say in a compartment different from that in which place the corrosion reaction. These provisions make it possible to ensure the precipitation, in the form of alumina, of all the sodium aluminate produced, and therefore a total regeneration of the alkali.
Le procédé de production de dihydrogène selon l'invention ne nécessite de ce fait pas l'ajout d'alcali durant la réaction de corrosion de l'aluminium, ce qui diminue les coûts de production du dihydrogène.  The method for producing dihydrogen according to the invention does not require the addition of alkali during the corrosion reaction of aluminum, which reduces the production costs of hydrogen.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend une l'étape consistant à filtrer l'au moins une partie transférée de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique.  According to one embodiment of the invention, the method comprises a step of filtering the at least one transferred part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la solution aqueuse alcaline réagissant avec l'aluminium contient au moins l'un des alcalis suivants : l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde de calcium et l'hydroxyde de lithium.  According to one embodiment of the invention, the aqueous alkaline solution reacting with aluminum contains at least one of the following alkalis: sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide and lithium hydroxide.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la solution aqueuse alcaline réagissant avec l'aluminium présente un pH compris entre 10 et 14, avantageusement entre 12 et 14, et de préférence entre 12 et 13.  According to one embodiment of the invention, the aqueous alkaline solution reacting with aluminum has a pH of between 10 and 14, advantageously between 12 and 14, and preferably between 12 and 13.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la solution aqueuse alcaline réagissant avec l'aluminium présente une concentration en alcali comprise entre 0,001 et 1 mol.L"1 , avantageusement entre 0,01 et 1 mol.L"1 , et de préférence entre 0,01 et 0,1 mol.L"1. Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, chacune des première et deuxième solutions aqueuses initialement introduites dans les compartiments anodique et cathodique contient au moins l'un des alcalis suivants : l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde de calcium et l'hydroxyde de lithium. In one implementation mode of the invention, the alkaline aqueous solution reacts with the aluminum has an alkali concentration of between 0.001 and 1 mol L "1, preferably between 0.01 and 1 mol L" 1, and preferably between 0.01 and 0.1 mol.L -1 . According to one embodiment of the invention, each of the first and second aqueous solutions initially introduced into the anode and cathode compartments contains at least one of the following alkalis: sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and lithium hydroxide.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la deuxième solution aqueuse initialement introduite dans le compartiment cathodique présente un pH compris entre 10 et 14, avantageusement entre 12 et 14, et de préférence entre 12 et 13.  According to one embodiment of the invention, the second aqueous solution initially introduced into the cathode compartment has a pH of between 10 and 14, advantageously between 12 and 14, and preferably between 12 and 13.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la deuxième solution aqueuse initialement introduite dans le compartiment cathodique présente une concentration en alcali comprise entre 0,001 et 1 mol.L"1 , avantageusement entre 0,01 et 1 mol.L"1 , et par exemple entre 0,01 et 0,1 mol.L"1. According to one embodiment of the invention, the second aqueous solution initially introduced into the cathode compartment has an alkali concentration of between 0.001 and 1 mol.L -1 , advantageously between 0.01 and 1 mol.L -1. , and for example between 0.01 and 0.1 mol.L -1 .
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la première solution aqueuse initialement introduite dans le compartiment anodique présente un pH compris entre 8 et 14, et par exemple entre 10 et 12.  According to one embodiment of the invention, the first aqueous solution initially introduced into the anode compartment has a pH of between 8 and 14, and for example between 10 and 12.
Les valeurs de pH des première et deuxième solutions aqueuses et de la solution aqueuse alcaline sont mesurées à 25°C et à 1 bar.  The pH values of the first and second aqueous solutions and the aqueous alkaline solution are measured at 25 ° C and 1 bar.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, la différence de potentielle électrique appliquée entre l'anode et la cathode est comprise entre 1 ,3 et 10 V, et par exemple entre 1 ,3 et 5 V.  According to one embodiment of the method according to the invention, the difference in electrical potential applied between the anode and the cathode is between 1.3 and 10 V, and for example between 1.3 and 5 V.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, le procédé comprend en outre les étapes suivantes :  According to an embodiment of the method according to the invention, the method further comprises the following steps:
- déterminer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique,  determine the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment,
- déterminer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique.  - Determine the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, le procédé comprend en outre une étape consistant à réguler la différence de potentielle électrique appliquée entre l'anode et la cathode en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique. Par exemple, l'étape de régulation pourrait consister à augmenter la différence de potentielle électrique appliquée en fonction de l'augmentation de la différence de pH. Selon un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, l'au moins une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique est transférée dans le compartiment cathodique selon un débit de transfert déterminé en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique. According to one embodiment of the method according to the invention, the method further comprises a step of regulating the difference in electrical potential applied between the anode and the cathode as a function of the pH difference between the pH of the reaction mixture. contained in the anode compartment and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment. For example, the regulation step could be to increase the difference in electrical potential applied as a function of the increase in the difference in pH. According to one embodiment of the process according to the invention, the at least part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment is transferred into the cathode compartment according to a transfer rate determined according to the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, l'au moins une partie de l'aluminate de sodium produit est transférée dans le compartiment anodique selon un débit de transfert déterminé en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique.  According to one embodiment of the process according to the invention, the at least part of the produced sodium aluminate is transferred into the anode compartment according to a transfer rate determined as a function of the pH difference between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, le procédé comprend en outre une étape consistant à collecter le dihydrogène produit dans le compartiment cathodique par l'électrolyse de l'eau et le dihydrogène produit par la réaction de l'aluminium avec la solution aqueuse alcaline.  According to one embodiment of the method according to the invention, the method further comprises a step of collecting the hydrogen produced in the cathode compartment by the electrolysis of water and the dihydrogen produced by the reaction of aluminum. with the aqueous alkaline solution.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, le procédé comprend une étape consistant à collecter l'alumine produite dans le compartiment anodique.  According to one embodiment of the process according to the invention, the process comprises a step of collecting the alumina produced in the anode compartment.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, l'étape de collecte du dihydrogène produit comprend une étape consistant à stocker le dihydrogène produit dans un dispositif de stockage. Le dihydrogène produit peut par exemple être stocké sous forme gazeuse dans un réservoir de stockage à haute pression, ou sous forme solide dans un réservoir à hydrure.  According to one embodiment of the invention, the step of collecting the hydrogen produced comprises a step of storing the hydrogen produced in a storage device. The hydrogen produced can, for example, be stored in gaseous form in a high-pressure storage tank, or in solid form in a hydride tank.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend en outre une étape consistant à réguler l'évacuation du dioxygène produit dans le compartiment anodique par l'électrolyse de l'eau hors du compartiment anodique de manière à maintenir la différence de pression entre les compartiments anodique et cathodique dans une plage de valeurs prédéterminée.  According to one embodiment of the invention, the method further comprises a step of regulating the evacuation of the oxygen produced in the anode compartment by the electrolysis of the water out of the anode compartment so as to maintain the difference pressure between the anode and cathode compartments in a predetermined range of values.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé de production de dihydrogène comprend en outre une étape consistant à collecter le dioxygène produit dans le compartiment anodique.  According to one embodiment of the invention, the process for producing dihydrogen further comprises a step of collecting the oxygen produced in the anode compartment.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, l'étape consistant à faire réagir de l'aluminium avec la solution aqueuse alcaline est réalisée dans un compartiment réactionnel comprenant une entrée de fluide reliée fluidiquement au compartiment cathodique et une sortie de fluide reliée fluidiquement au compartiment anodique, le procédé comprenant en outre une étape consistant à alimenter le compartiment réactionnel avec au moins une partie du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique. According to one embodiment of the invention, the step of reacting aluminum with the aqueous alkaline solution is carried out in a reaction compartment comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment, the method further comprising a step of supplying the reaction compartment with at least a portion of the reaction mixture contained in the cathode compartment .
Le fait de réaliser la réaction de corrosion de l'aluminium dans le compartiment réactionnel, et de transférer ensuite dans le compartiment anodique une partie du mélange réactionnel contenu dans le compartiment réactionnel permet d'une part d'attaquer l'aluminium avec une solution aqueuse alcaline présentant un pH élevé assurant l'initiation de la réaction de l'aluminium avec la solution aqueuse alcaline, et d'autre part, du fait du faible pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique lié à l'électrolyse de l'eau, d'assurer une précipitation de l'alumine uniquement dans le compartiment anodique, c'est-à-dire dans un compartiment différent de celui dans lequel a lieu la réaction de corrosion.  Performing the corrosion reaction of the aluminum in the reaction compartment, and then transferring into the anode compartment a portion of the reaction mixture contained in the reaction compartment allows on the one hand to attack the aluminum with an aqueous solution alkaline having a high pH ensuring the initiation of the reaction of aluminum with the aqueous alkaline solution, and secondly, because of the low pH of the reaction mixture contained in the anode compartment related to the electrolysis of water to ensure a precipitation of the alumina only in the anode compartment, that is to say in a compartment different from that in which the corrosion reaction takes place.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend une étape consistant à introduire de l'aluminium dans le compartiment réactionnel.  According to one embodiment of the invention, the process comprises a step of introducing aluminum into the reaction compartment.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend une étape consistant à introduire la solution aqueuse alcaline dans le compartiment réactionnel.  According to one embodiment of the invention, the process comprises a step of introducing the aqueous alkaline solution into the reaction compartment.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, l'étape de transfert dans le compartiment anodique de l'au moins une partie de l'aluminate de sodium produit consiste à transférer dans le compartiment anodique au moins une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment réactionnel et incluant de l'aluminate de sodium produit.  According to one embodiment of the invention, the step of transferring the at least part of the sodium aluminate produced in the anode compartment consists in transferring at least part of the liquid phase to the anode compartment. of the reaction mixture contained in the reaction compartment and including sodium aluminate product.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend en outre une étape consistant à chauffer le compartiment réactionnel à une température comprise entre 50 et 200°C, avantageusement entre 80 et 140°C, et par exemple entre 1 10 et 130°C.  According to one embodiment of the invention, the process further comprises a step of heating the reaction compartment to a temperature of between 50 and 200 ° C, advantageously between 80 and 140 ° C, and for example between 10 and 140 ° C. and 130 ° C.
Selon un autre mode de mise en œuvre de l'invention, la deuxième solution aqueuse introduite dans le compartiment cathodique est alcaline, l'étape consistant à faire réagir de l'aluminium avec une solution aqueuse alcaline est réalisée dans le compartiment cathodique, et l'étape de transfert dans le compartiment anodique de l'au moins une partie de l'aluminate de sodium produit consiste à transférer dans le compartiment anodique au moins une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique et incluant de l'aluminate de sodium produit. According to another embodiment of the invention, the second aqueous solution introduced into the cathode compartment is alkaline, the step of reacting aluminum with an aqueous alkaline solution is carried out in the cathode compartment, and the transfer step in the anode compartment of the at least part of the aluminate of sodium product consists of transferring into the anode compartment at least a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment and including sodium aluminate product.
Le fait d'une part de réaliser la réaction de corrosion de l'aluminium dans le compartiment cathodique de la cellule d'électrolyse, et d'autre part de transférer ensuite dans le compartiment anodique de la cellule d'électrolyse une partie du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique permet, du fait de la différence de pH des mélanges réactionnels contenus dans les compartiments anodique et cathodique liée à l'électrolyse de l'eau, d'assurer une précipitation de l'alumine uniquement dans le compartiment anodique, c'est-à-dire dans un compartiment différente de celui dans lequel a lieu la réaction de corrosion. Ces dispositions permettent d'assurer une précipitation de la totalité de l'aluminate de sodium produit sous forme d'alumine, et donc une régénération totale de l'alcali.  On the one hand to carry out the corrosion reaction of the aluminum in the cathode compartment of the electrolysis cell, and on the other hand then to transfer into the anode compartment of the electrolysis cell a part of the reaction mixture contained in the cathode compartment makes it possible, because of the difference in pH of the reaction mixtures contained in the anode and cathode compartments linked to the electrolysis of water, to ensure a precipitation of the alumina only in the anode compartment, c that is, in a compartment different from that in which the corrosion reaction takes place. These provisions make it possible to ensure a precipitation of all of the sodium aluminate produced in the form of alumina, and therefore a total regeneration of the alkali.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend une étape consistant à introduire de l'aluminium dans le compartiment cathodique.  According to one embodiment of the invention, the method comprises a step of introducing aluminum into the cathode compartment.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, l'aluminium est introduit dans le compartiment cathodique ou réactionnel sous forme solide, plus particulièrement sous forme de particules, et par exemple sous forme de poudre, de copeaux ou encore d'autres particules de taille similaire.  According to one embodiment of the invention, the aluminum is introduced into the cathode or reaction compartment in solid form, more particularly in the form of particles, and for example in the form of powder, chips or other particles. of similar size.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé de production de dihydrogène comprend en outre une étape consistant à prévoir une pile à combustible à dihydrogène agencée pour générer de l'énergie électrique, la différence de potentielle électrique entre l'anode et la cathode étant appliquée par la pile à combustible à dihydrogène.  According to one embodiment of the invention, the process for producing dihydrogen further comprises a step of providing a hydrogen fuel cell arranged to generate electrical energy, the difference in electrical potential between the anode and the cathode being applied by the dihydrogen fuel cell.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, le procédé de production de dihydrogène comprend une étape consistant à alimenter la pile à combustible à dihydrogène en dihydrogène à partir du dihydrogène produit par l'au moins une cellule d'électrolyse.  According to one embodiment of the invention, the process for producing dihydrogen comprises a step of feeding the dihydrogen fuel cell to dihydrogen from the dihydrogen produced by the at least one electrolysis cell.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, l'étape de transfert de l'au moins une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique est réalisée de manière continue ou discontinue.  According to one embodiment of the invention, the step of transferring the at least part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment is carried out continuously or discontinuously.
La présente invention concerne en outre une installation de production de dihydrogène, comprenant : - au moins une cellule d'électrolyse comprenant : The present invention further relates to a plant for producing dihydrogen, comprising: at least one electrolysis cell comprising:
o une anode et une cathode,  anode and a cathode,
o un compartiment anodique dans lequel est disposée l'anode,  an anode compartment in which the anode is arranged,
o un compartiment cathodique dans lequel est disposée la cathode, et  a cathode compartment in which the cathode is arranged, and
o une membrane échangeuse de cations disposée entre les compartiments anodique et cathodique, la membrane échangeuse de cations étant perméable aux cations et étant agencée pour autoriser un passage de cations du compartiment anodique vers le compartiment cathodique, a cation exchange membrane disposed between the anode and cathode compartments, the cation exchange membrane being permeable to cations and being arranged to allow passage of cations from the anode compartment to the cathode compartment,
- un premier dispositif de transfert de fluide relié fluidiquement au compartiment anodique et au compartiment cathodique, le premier dispositif de transfert de fluide étant agencé pour transférer, en conditions d'utilisation, une partie de la phase liquide d'un mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique du compartiment anodique au compartiment cathodique, et a first fluid transfer device fluidly connected to the anode compartment and to the cathode compartment, the first fluid transfer device being arranged to transfer, under use conditions, a part of the liquid phase of a reaction mixture contained in the anode compartment of the anode compartment to the cathode compartment, and
- un deuxième dispositif de transfert de fluide relié fluidiquement au compartiment anodique et agencé pour alimenter, en conditions d'utilisation, le compartiment anodique en aluminate de sodium.  - A second fluid transfer device fluidly connected to the anode compartment and arranged to supply, under conditions of use, the sodium aluminate anode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compartiment anodique et le compartiment cathodique sont destinés à contenir respectivement une première et une deuxième solutions aqueuses, les première et deuxième solutions aqueuses étant avantageusement neutres ou alcalines.  According to one embodiment of the invention, the anode compartment and the cathode compartment are intended to contain respectively a first and a second aqueous solutions, the first and second aqueous solutions being advantageously neutral or alkaline.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène laquelle comprend :  According to one embodiment of the invention, the hydrogen production plant which comprises:
- des premiers moyens de détermination de pH agencés pour déterminer, en conditions d'utilisation, le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique,  first pH determination means arranged to determine, under use conditions, the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment,
- des deuxièmes moyens de détermination de pH agencés pour déterminer, en conditions d'utilisation, le pH d'un mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique.  second pH determination means arranged to determine, under use conditions, the pH of a reaction mixture contained in the cathode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comprend des moyens de calcul agencés pour calculer la différence de pH entre le pH déterminé du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique et le pH déterminé du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique. According to one embodiment of the invention, the hydrogen production plant comprises calculation means arranged to calculate the difference in pH between the determined pH of the reaction mixture. contained in the anode compartment and the determined pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compartiment cathodique est destiné à recevoir de l'aluminium, et le deuxième dispositif de transfert de fluide est relié fluidiquement au compartiment cathodique et est agencé pour transférer, en conditions d'utilisation, une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique du compartiment cathodique au compartiment anodique.  According to one embodiment of the invention, the cathode compartment is intended to receive aluminum, and the second fluid transfer device is fluidly connected to the cathode compartment and is arranged to transfer, in conditions of use, a part the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment of the cathode compartment to the anode compartment.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comprend un compartiment réactionnel comprenant une entrée de fluide reliée fluidiquement au compartiment cathodique et une sortie de fluide reliée fluidiquement au compartiment anodique, le compartiment réactionnel étant destiné à contenir une solution aqueuse alcaline et à recevoir de l'aluminium, et le deuxième dispositif de transfert de fluide est relié fluidiquement au compartiment réactionnel et est agencé pour transférer, en conditions d'utilisation, une partie de la phase liquide d'un mélange réactionnel contenu dans le compartiment réactionnel du compartiment réactionnel au compartiment anodique.  According to another embodiment of the invention, the facility for producing hydrogen comprises a reaction compartment comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment, the reaction chamber being intended to contain an aqueous alkaline solution and receiving aluminum, and the second fluid transfer device is fluidly connected to the reaction compartment and is arranged to transfer, under use conditions, a portion of the liquid phase of a reaction mixture contained in the reaction compartment of the reaction compartment to the anode compartment.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, au moins l'un des premier et deuxième dispositifs de transfert de fluide comprend une pompe de circulation.  According to another embodiment of the invention, at least one of the first and second fluid transfer devices comprises a circulation pump.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comprend une unité de commande agencée pour commander le fonctionnement de la pompe de circulation en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique déterminé par les premiers moyens de détermination de pH et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique déterminé par les deuxièmes moyens de détermination de pH.  According to another embodiment of the invention, the hydrogen production plant comprises a control unit arranged to control the operation of the circulation pump as a function of the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the compartment. anode determined by the first pH determination means and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determination means.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le deuxième dispositif de transfert de fluide comprend en outre une conduite d'aspiration agencée pour relier fluidiquement une entrée de fluide de la pompe de circulation et le compartiment cathodique, et une conduite de refoulement agencée pour relier fluidiquement une sortie de fluide de la pompe de circulation et le compartiment anodique.  According to one embodiment of the invention, the second fluid transfer device further comprises a suction pipe arranged for fluidically connecting a fluid inlet of the circulation pump and the cathode compartment, and a discharge pipe arranged for fluidically connecting a fluid outlet of the circulation pump and the anode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la conduite d'aspiration comprend une portion d'aspiration pourvue d'une ouverture d'aspiration, la portion d'aspiration étant destinée à être immergée dans le mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique. According to one embodiment of the invention, the suction pipe comprises a suction portion provided with a suction opening, the suction portion being intended to be immersed in the reaction mixture contained in the cathode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier dispositif de transfert comporte une conduite de communication agencée pour relier fluidiquement le compartiment anodique et le compartiment cathodique. La conduite de communication comprend par exemple une première extrémité débouchant dans le fond du compartiment anodique et une deuxième extrémité débouchant dans le fond du compartiment cathodique.  According to one embodiment of the invention, the first transfer device comprises a communication conduit arranged to fluidly connect the anode compartment and the cathode compartment. The communication line comprises for example a first end opening into the bottom of the anode compartment and a second end opening into the bottom of the cathode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comporte un dispositif de stockage de dihydrogène agencé pour stocker le dihydrogène produit.  According to one embodiment of the invention, the facility for producing dihydrogen comprises a dihydrogen storage device arranged to store the dihydrogen product.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'anode et la cathode sont formées respectivement par une première et une deuxième plaques métalliques réalisées par exemple en nickel, en acier inoxydable, en fer ou en métal nickelé.  According to one embodiment of the invention, the anode and the cathode are respectively formed by a first and a second metal plate made for example of nickel, stainless steel, iron or nickel-plated metal.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'anode et la cathode sont disposées à distance de la membrane échangeuse de cations.  According to one embodiment of the invention, the anode and the cathode are disposed at a distance from the cation exchange membrane.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane échangeuse de cations est agencée pour séparer les compartiments anodique et cathodique. En d'autres termes, la membrane échangeuse de cations délimite au moins en partie les compartiments anodique et cathodique.  According to one embodiment of the invention, the cation exchange membrane is arranged to separate the anode and cathode compartments. In other words, the cation exchange membrane defines at least in part the anode and cathode compartments.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane échangeuse de cations est une membrane polymérique perméable aux cations, telle qu'une résine échangeuse de cations. Par exemple, la résine échangeuse de cations peut être un polymère perfluoré comportant des groupes fonctionnels carboxylique et/ou sulfonique. Une telle résine est commercialisée par exemple par la société Dupont sous l'appellation Nafion (marque déposée).  According to one embodiment of the invention, the cation exchange membrane is a cation-permeable polymeric membrane, such as a cation exchange resin. For example, the cation exchange resin may be a perfluorinated polymer having carboxylic and / or sulfonic functional groups. Such a resin is sold for example by Dupont under the name Nafion (registered trademark).
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'au moins une cellule d'électrolyse comprend un assemblage membrane-électrode comportant la membrane échangeuse de cations prise en sandwich entre l'anode et la cathode. Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'anode et la cathode peuvent comprendre chacune un catalyseur, par exemple du platine ou un alliage de platine.  According to one embodiment of the invention, the at least one electrolysis cell comprises a membrane-electrode assembly comprising the cation exchange membrane sandwiched between the anode and the cathode. According to this embodiment of the invention, the anode and the cathode may each comprise a catalyst, for example platinum or a platinum alloy.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier dispositif de transfert de fluide comporte un dispositif de filtration. Le dispositif de filtration est avantageusement agencé pour empêcher le transfert d'éléments solides du compartiment anodique vers le compartiment cathodique. According to one embodiment of the invention, the first fluid transfer device comprises a filtration device. The filtration device is advantageously arranged to prevent the transfer of solid elements from the anode compartment to the cathode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comporte un dispositif d'alimentation en eau agencé pour alimenter en eau le compartiment cathodique.  According to one embodiment of the invention, the plant for producing dihydrogen comprises a water supply device arranged to supply water to the cathode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comporte un dispositif d'alimentation en aluminium agencé pour alimenter en aluminium le compartiment cathodique ou le compartiment réactionnel.  According to one embodiment of the invention, the dihydrogen production plant comprises an aluminum feed device arranged to supply the cathode compartment or the reaction compartment with aluminum.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comporte un dispositif de collecte d'alumine agencé pour collecter l'alumine produite dans le compartiment anodique.  According to one embodiment of the invention, the dihydrogen production plant comprises an alumina collection device arranged to collect the alumina produced in the anode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comprend en outre une conduite d'évacuation de dioxygène reliée fluidiquement au compartiment anodique et agencée pour évacuer à l'extérieur du compartiment anodique le dioxygène produit dans le compartiment anodique.  According to one embodiment of the invention, the dihydrogen production plant further comprises a dioxygen discharge pipe fluidly connected to the anode compartment and arranged to evacuate outside the anode compartment the dioxygen produced in the anode compartment. .
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comprend en outre un dispositif de stockage de dihydrogène agencé pour stocker le dihydrogène produit par l'installation de production de dihydrogène.  According to one embodiment of the invention, the dihydrogen production plant further comprises a dihydrogen storage device arranged to store the hydrogen produced by the dihydrogen production plant.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comprend en outre une conduite d'évacuation de dihydrogène agencée pour relier fluidiquement le compartiment cathodique et le dispositif de stockage de dihydrogène.  According to one embodiment of the invention, the dihydrogen production plant further comprises a hydrogen discharge pipe arranged for fluidly connecting the cathode compartment and the dihydrogen storage device.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la conduite d'évacuation de dioxygène comprend une vanne de régulation agencée pour réguler l'évacuation de dioxygène hors du compartiment anodique.  According to one embodiment of the invention, the oxygen evacuation pipe comprises a regulating valve arranged to regulate the evacuation of oxygen out of the anode compartment.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production de dihydrogène comprend un dispositif de contrôle agencé pour contrôler l'ouverture et la fermeture de la vanne de régulation en fonction de la différence de pression entre les compartiments anodique et cathodique ou entre la conduite d'évacuation de dioxygène et la conduite d'évacuation de dihydrogène. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de contrôle est une jauge de pression différentielle reliée fluidiquement à la conduite d'évacuation de dioxygène et à la conduite d'évacuation de dihydrogène. According to one embodiment of the invention, the installation for producing hydrogen comprises a control device arranged to control the opening and closing of the control valve as a function of the pressure difference between the anode and cathode compartments or between the oxygen evacuation pipe and the hydrogen evacuation pipe. According to one embodiment of the invention, the control device is a differential pressure gauge fluidly connected to the oxygen evacuation pipe and to the hydrogen evacuation pipe.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne de régulation est disposée en aval de la portion de la conduite d'évacuation de dioxygène reliée à la jauge de pression différentielle.  According to one embodiment of the invention, the control valve is disposed downstream of the portion of the oxygen evacuation pipe connected to the differential pressure gauge.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne de régulation est une électrovanne.  According to one embodiment of the invention, the control valve is a solenoid valve.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de contrôle est agencé pour contrôler l'ouverture de la vanne de régulation lorsque la différence de pression entre le compartiment anodique et le compartiment cathodique est supérieure à zéro et pour contrôler la fermeture de la vanne de régulation lorsque la différence de pression entre le compartiment anodique et le compartiment cathodique est inférieure ou égale à zéro.  According to one embodiment of the invention, the control device is arranged to control the opening of the control valve when the pressure difference between the anode compartment and the cathode compartment is greater than zero and to control the closure of the control valve when the pressure difference between the anode compartment and the cathode compartment is less than or equal to zero.
La présente invention concerne de plus une installation de production d'énergie électrique, comprenant :  The present invention furthermore relates to an electric power generation installation, comprising:
- une installation de production de dihydrogène selon la présente invention, et  a plant for producing dihydrogen according to the present invention, and
- une pile à combustible à dihydrogène agencée pour appliquer une différence de potentielle électrique entre l'anode et la cathode, la pile à combustible à dihydrogène étant conformée pour être alimentée en dihydrogène à partir de dihydrogène produit dans l'au moins une cellule d'électrolyse.  a hydrogen fuel cell arranged to apply an electrical potential difference between the anode and the cathode, the hydrogen fuel cell being shaped to be supplied with dihydrogen from dihydrogen produced in the at least one cell; electrolysis.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la pile à combustible à dihydrogène est une pile à combustible à dihydrogène-air ou à dihydrogène- oxygène.  According to one embodiment of the invention, the hydrogen fuel cell is a hydrogen-air or dihydrogen-oxygen fuel cell.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de production d'énergie électrique comprend une unité de commande agencée pour réguler la différence de potentielle électrique appliquée entre l'anode et la cathode en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique déterminé par les premiers moyens de détermination de pH et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique déterminé par les deuxièmes moyens de détermination de pH.  According to one embodiment of the invention, the electrical energy production installation comprises a control unit arranged to regulate the difference in electrical potential applied between the anode and the cathode as a function of the pH difference between the pH value. of the reaction mixture contained in the anode compartment determined by the first pH determination means and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determination means.
De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de cette installation de production de dihydrogène. In any case the invention will be better understood with the aid of the description which follows with reference to the attached schematic drawing showing, as non-limiting examples, two embodiments of this facility for producing dihydrogen.
Figure 1 est une vue schématique d'une installation de production de dihydrogène selon un premier mode de réalisation de l'invention.  Figure 1 is a schematic view of a production plant of hydrogen according to a first embodiment of the invention.
Figure 2 est une vue schématique d'une installation de production de dihydrogène selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.  Figure 2 is a schematic view of a hydrogen production plant according to a second embodiment of the invention.
Figure 3 est une vue schématique d'une installation de production d'énergie électrique selon l'invention.  Figure 3 is a schematic view of an electrical power generation installation according to the invention.
La figure 1 représente une installation de production de dihydrogène 2 selon un premier mode de réalisation de l'invention. L'installation de production de dihydrogène 2 comprend une cellule d'électrolyse 3, également appelée cellule électrolytique ou encore cellule électrochimique. L'installation de production de dihydrogène 2 pourrait cependant comprendre une pluralité de cellules d'électrolyse 3.  Figure 1 shows a plant for producing hydrogen 2 according to a first embodiment of the invention. The plant for producing dihydrogen 2 comprises an electrolysis cell 3, also called electrolytic cell or electrochemical cell. The plant for producing dihydrogen 2 could however comprise a plurality of electrolysis cells 3.
La cellule d'électrolyse 3 comprend un compartiment anodique 4 contenant une première solution aqueuse alcaline 5, un compartiment cathodique 6 contenant une deuxième solution aqueuse alcaline 7, une anode The electrolysis cell 3 comprises an anode compartment 4 containing a first aqueous alkaline solution 5, a cathode compartment 6 containing a second alkaline aqueous solution 7, an anode
8 disposée dans le compartiment anodique 4 de manière à être au moins en partie immergée dans la première solution aqueuse alcaline 5, et une cathode 9 disposée dans le compartiment cathodique 6 de manière à être au moins en partie immergée dans la deuxième solution aqueuse alcaline 7. 8 disposed in the anode compartment 4 so as to be at least partially immersed in the first aqueous alkaline solution 5, and a cathode 9 disposed in the cathode compartment 6 so as to be at least partially immersed in the second alkaline aqueous solution 7 .
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'anode 8 et la cathode According to one embodiment of the invention, the anode 8 and the cathode
9 peuvent être formées chacune par une plaque métallique réalisée par exemple en nickel, en acier inoxydable ou en fer. 9 may each be formed by a metal plate made for example of nickel, stainless steel or iron.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la deuxième solution aqueuse alcaline 7 contenue dans le compartiment cathodique est une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium présentant un pH compris entre 10 et 14, avantageusement entre 12 et 14, et de préférence entre 12 et 13.  According to one embodiment of the invention, the second alkaline aqueous solution 7 contained in the cathode compartment is an aqueous solution of sodium hydroxide having a pH of between 10 and 14, advantageously between 12 and 14, and preferably between 12 and 13.
Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, la première solution aqueuse alcaline 4 introduite dans le compartiment anodique 4 est une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium présentant un pH inférieur ou égal au pH de la première solution aqueuse alcaline 7 contenue dans le compartiment cathodique.  According to one embodiment of the invention, the first aqueous alkaline solution 4 introduced into the anode compartment 4 is an aqueous solution of sodium hydroxide having a pH less than or equal to the pH of the first aqueous alkaline solution 7 contained in the cathode compartment.
La cellule d'électrolyse 3 comprend en outre une membrane échangeuse de cations 1 1 agencée pour séparée les compartiments anodique et cathodique 4, 6. La membrane échangeuse de cations 1 1 est perméable aux cations, et est donc agencée pour autoriser un passage de cations plus particulièrement du compartiment anodique 4 vers le compartiment cathodique 6. The electrolysis cell 3 further comprises a cation exchange membrane 1 1 arranged to separate the anode and cathode compartments 4, 6. The cation exchange membrane 1 1 is permeable to the cations, and is therefore arranged to allow a passage of cations more particularly from the anode compartment 4 to the cathode compartment 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane échangeuse de cations 1 1 peut être une membrane polymérique, telle qu'une résine échangeuse de cations. Par exemple, la résine échangeuse de cations peut être un polymère perfluoré comportant des groupes fonctionnels carboxylique et/ou sulfonique. Une telle résine est commercialisée par exemple par la société Dupont sous l'appellation Nafion (marque déposée).  According to one embodiment of the invention, the cation exchange membrane 11 may be a polymeric membrane, such as a cation exchange resin. For example, the cation exchange resin may be a perfluorinated polymer having carboxylic and / or sulfonic functional groups. Such a resin is sold for example by Dupont under the name Nafion (registered trademark).
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'anode 8 et la cathode According to one embodiment of the invention, the anode 8 and the cathode
9 sont disposées à distance de la membrane échangeuse de cations 1 1 . 9 are arranged at a distance from the cation exchange membrane 1 1.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la cellule d'électrolyse 3 peut comprendre un assemblage membrane-électrode comportant la membrane échangeuse de cations 1 1 prise en sandwich entre l'anode 8 et la cathode 9. Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'anode 8 et la cathode 9 pourraient comprendre chacune un catalyseur, par exemple du platine ou un alliage de platine.  According to another embodiment of the invention, the electrolysis cell 3 may comprise a membrane-electrode assembly comprising the cation exchange membrane 1 1 sandwiched between the anode 8 and the cathode 9. According to this embodiment of the invention, the anode 8 and the cathode 9 could each comprise a catalyst, for example platinum or a platinum alloy.
L'installation de production de dihydrogène 2 comprend de plus un dispositif de transfert de fluide 13. Le dispositif de transfert de fluide 13 comprend plus particulièrement une pompe de circulation 14 pourvue d'une entrée de fluide et d'une sortie de fluide, une conduite d'aspiration 15 agencée pour relier fluidiquement l'entrée de fluide de la pompe de circulation 14 et le compartiment cathodique 6, et une conduite de refoulement 16 agencée pour relier fluidiquement la sortie de fluide de la pompe de circulation 14 et le compartiment anodique 4. Le dispositif de transfert de fluide 13 est agencé pour transférer, en conditions d'utilisation, une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6 du compartiment cathodique 6 au compartiment anodique 4.  The hydrogen production plant 2 further comprises a fluid transfer device 13. The fluid transfer device 13 more particularly comprises a circulation pump 14 provided with a fluid inlet and a fluid outlet, a suction pipe 15 arranged to fluidically connect the fluid inlet of the circulation pump 14 and the cathode compartment 6, and a discharge pipe 16 arranged to fluidly connect the fluid outlet of the circulation pump 14 and the anode compartment 4. The fluid transfer device 13 is arranged to transfer, under use conditions, a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 of the cathode compartment 6 to the anode compartment 4.
La conduite d'aspiration 15 comprend plus particulièrement une première portion d'extrémité reliée fluidiquement à l'entrée de fluide de la pompe de circulation 14, et une deuxième portion d'extrémité pourvue d'une ouverture d'aspiration et agencée pour être immergée dans la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6.  The suction pipe 15 more particularly comprises a first end portion fluidly connected to the fluid inlet of the circulation pump 14, and a second end portion provided with a suction opening and arranged to be submerged. in the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6.
La conduite de refoulement 16 comprend plus particulièrement une première portion d'extrémité reliée fluidiquement à la sortie de fluide de la pompe de circulation 14, et une deuxième portion d'extrémité pourvue d'une ouverture de refoulement et agencée pour être disposée à distance du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4. Une telle configuration de la conduite de refoulement 16 évite la création d'un pont électrique entre les compartiments anodique 4 et cathodique 6. The discharge pipe 16 more particularly comprises a first end portion fluidly connected to the fluid outlet of the circulation pump 14, and a second end portion provided with a discharge opening and arranged to be disposed at a distance from the reaction mixture contained in the anode compartment 4. Such a configuration of the discharge pipe 16 avoids the creation of an electrical bridge between the anode compartments 4 and cathode 6.
Le dispositif de transfert de fluide 13 comprend de préférence une unité de commande 17 agencée pour commander le fonctionnement de la pompe de circulation 14.  The fluid transfer device 13 preferably comprises a control unit 17 arranged to control the operation of the circulation pump 14.
L'installation de production de dihydrogène 2 comporte de plus un dispositif de transfert de fluide 18. Le dispositif de transfert de fluide 18 comprend plus particulièrement une conduite de communication 19 agencée pour relier fluidiquement le compartiment anodique 4 et le compartiment cathodique 6. La conduite de communication 19 comprend par exemple une première extrémité débouchant dans le fond du compartiment anodique 4 et une deuxième extrémité débouchant dans le fond du compartiment cathodique 6. La conduite de communication 19 est ainsi agencée pour assurer un retour de liquide du compartiment anodique 4 vers le compartiment cathodique 6 par le principe des vases communicants. Ces dispositions évitent une vidange du compartiment cathodique 6 lorsqu'une partie de son contenu liquide est transférée dans le compartiment anodique 4 via le dispositif de transfert de fluide 13.  The hydrogen production plant 2 further comprises a fluid transfer device 18. The fluid transfer device 18 more particularly comprises a communication pipe 19 arranged to fluidly connect the anode compartment 4 and the cathode compartment 6. The conduct communication 19 comprises for example a first end opening into the bottom of the anode compartment 4 and a second end opening into the bottom of the cathode compartment 6. The communication conduit 19 is thus arranged to ensure a return of liquid from the anode compartment 4 to the cathode compartment 6 by the principle of communicating vessels. These arrangements prevent emptying of the cathode compartment 6 when part of its liquid content is transferred into the anode compartment 4 via the fluid transfer device 13.
Le dispositif de transfert de fluide 18 comprend en outre un dispositif de filtration 20 disposé par exemple en amont de la première extrémité de la conduite de communication 19. Le dispositif de filtration 20 est agencé pour éviter le transfert d'éléments solides du compartiment anodique 4 vers le compartiment cathodique 6 via la conduite de communication 19.  The fluid transfer device 18 further comprises a filtration device 20 disposed for example upstream of the first end of the communication conduit 19. The filtration device 20 is arranged to prevent the transfer of solid elements from the anode compartment 4 to the cathode compartment 6 via the communication line 19.
L'installation de production de dihydrogène 2 peut par exemple comporter une conduite d'évacuation de dioxygène 21 reliée fluidiquement au compartiment anodique 4 et agencée pour évacuer, à l'extérieur du compartiment anodique 4, le dioxygène produit dans le compartiment anodique 4. La conduite d'évacuation de dioxygène 21 peut par exemple être reliée à un dispositif de stockage de dioxygène 22 destiné à stocker le dioxygène produit dans le compartiment anodique 4, ou encore être conformée pour évacuer à l'air libre le dioxygène produit dans le compartiment anodique 4.  The installation for producing hydrogen 2 may, for example, comprise an oxygen evacuation pipe 21 fluidly connected to the anode compartment 4 and arranged to discharge, outside the anode compartment 4, the oxygen produced in the anode compartment 4. Oxygen discharge conduit 21 may for example be connected to an oxygen storage device 22 for storing the oxygen produced in the anode compartment 4, or may be shaped to evacuate in air the oxygen produced in the anode compartment. 4.
L'installation de production de dihydrogène 2 peut par exemple comporter un dispositif de stockage de dihydrogène 23 relié fluidiquement au compartiment cathodique 6 et agencé pour stocker le dihydrogène produit dans le compartiment cathodique 6. Le dispositif de stockage de dihydrogène 23 est avantageusement relié au compartiment cathodique 6 par une conduite d'évacuation de dihydrogène 24. The hydrogen production plant 2 may for example comprise a hydrogen storage device 23 fluidly connected to the cathode compartment 6 and arranged to store the dihydrogen produced in the cathode compartment 6. The hydrogen storage device 23 is advantageously connected to the cathode compartment 6 by a hydrogen evacuation pipe 24.
L'installation de production de dihydrogène 2 comporte en outre un dispositif d'alimentation en eau 25 relié fluidiquement au compartiment cathodique 6, et agencé pour alimenter en eau le compartiment cathodique 6 en fonction du taux de consommation de l'eau dans la cellule d'électrolyse 3.  The hydrogen production plant 2 further comprises a water supply device 25 fluidly connected to the cathode compartment 6, and arranged to supply water to the cathode compartment 6 as a function of the rate of consumption of the water in the cell. electrolysis 3.
L'installation de production de dihydrogène 2 comporte également un dispositif d'alimentation en aluminium 26 relié au compartiment cathodique 6, et agencé pour alimenter en aluminium le compartiment cathodique 6 en fonction du taux de consommation de l'aluminium dans la cellule d'électrolyse 3.  The hydrogen production plant 2 also comprises an aluminum feed device 26 connected to the cathode compartment 6, and arranged to feed the cathode compartment 6 with aluminum as a function of the consumption rate of the aluminum in the electrolysis cell. 3.
L'installation de production de dihydrogène 2 comporte de plus un premier élément de détermination de pH 27, tel qu'un capteur de pH ou un pH- mètre, agencé pour déterminer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4, et un deuxième élément de détermination de pH 28, tel qu'un capteur de pH ou un pH-mètre, agencé pour déterminer le pH d'un mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6.  The hydrogen production plant 2 furthermore comprises a first pH determination element 27, such as a pH sensor or a pH meter, arranged to determine the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4, and a pH-determining element 27. second pH determining element 28, such as a pH sensor or a pH meter, arranged to determine the pH of a reaction mixture contained in the cathode compartment 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'une unité de commande 17 est agencée pour commander le fonctionnement de la pompe de circulation^ en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 déterminé par le premier élément de détermination de pH 27 et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6 déterminé par le deuxième élément de détermination de pH 28.  According to one embodiment of the invention, a control unit 17 is arranged to control the operation of the circulation pump according to the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 determined by the first pH determining element 27 and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 determined by the second pH determining element 28.
Un procédé de production de dihydrogène à partir d'une installation de production de dihydrogène 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit plus en détails.  A process for producing dihydrogen from a hydrogen production plant 2 according to the first embodiment of the invention will now be described in more detail.
Ce procédé comprend notamment les étapes suivantes consistant à :  This process includes the following steps:
- prévoir l'installation de production de dihydrogène 2 selon l'invention,  - provide the installation of production of dihydrogen 2 according to the invention,
- raccorder électriquement un générateur d'énergie électrique 29 à l'anode 8 et à la cathode 9 de la cellule d'électrolyse 3, - introduire de l'aluminium sous forme solide 30 dans la deuxième solution aqueuse alcaline 7, par exemple sous forme de particules, de poudre, ou encore de copeaux, electrically connecting an electric energy generator 29 to the anode 8 and to the cathode 9 of the electrolysis cell 3, introducing aluminum in solid form into the second aqueous alkaline solution 7, for example in the form of particles, of powder, or of chips,
- appliquer, à l'aide du générateur d'énergie électrique 29, une différence de potentiel électrique entre l'anode 8 et la cathode 9, et  applying, by means of the electric energy generator 29, an electric potential difference between the anode 8 and the cathode 9, and
- faire réagir l'aluminium avec la deuxième solution aqueuse alcaline 7 dans le compartiment cathodique 6.  reacting the aluminum with the second aqueous alkaline solution 7 in the cathode compartment 6.
Le fait d'appliquer une différence de potentiel électrique entre l'anode 8 et la cathode 9 provoque l'électrolyse de l'eau contenue dans les première et deuxième solutions aqueuses alcalines 5, 7. Plus précisément, il se produit une réaction d'oxydation au niveau de l'anode 8 conduisant à la production de dioxygène sous forme gazeuse et d'eau et à la libération d'électrons selon la réaction suivante :  The fact of applying an electrical potential difference between the anode 8 and the cathode 9 causes the electrolysis of the water contained in the first and second aqueous alkaline solutions 5, 7. More precisely, a reaction of oxidation at the anode 8 leading to the production of oxygen in gaseous form and water and the release of electrons according to the following reaction:
1 _  1 _
20H~→ - O2 + H20 + 2e~ 20H ~ → - O 2 + H 2 0 + 2e ~
2  2
Il se produit également une réaction de réduction au niveau de la cathode 9 conduisant à la production de dihydrogène sous forme gazeuse et à la libération d'ion hydroxyde selon la réaction suivante :  There is also a reduction reaction at the cathode 9 leading to the production of dihydrogen in gaseous form and the release of hydroxide ion according to the following reaction:
2H20 + 2e~→ H2 + 20H~ 2H 2 0 + 2e ~ → H 2 + 20H ~
II doit être noté que, sous l'influence du champ électrique créé par le générateur d'énergie électrique 29, les cations présents dans la solution aqueuse alcaline 5, et plus particulièrement les ions sodium Na+, sont attirés par la cathode 9 et se déplacent donc en direction de cette dernière en traversant la membrane échangeuse de cations 1 1 . Les électrons se déplacent de l'anode 8 à la cathode 9 en passant par le générateur d'énergie électrique 29 et par les fils électriquement conducteurs raccordant le générateur d'énergie électrique 29 respectivement à l'anode 8 et à la cathode 9. Il en résulte ainsi la circulation du courant électrique dans la cellule d'électrolyse 3. It should be noted that, under the influence of the electric field created by the electric energy generator 29, the cations present in the aqueous alkaline solution 5, and more particularly the Na + sodium ions, are attracted to the cathode 9 and therefore move towards the latter through the cation exchange membrane 1 1. The electrons move from the anode 8 to the cathode 9 via the electric energy generator 29 and the electrically conductive wires connecting the electrical energy generator 29 respectively to the anode 8 and to the cathode 9. this results in the circulation of the electric current in the electrolysis cell 3.
La consommation d'ions hydroxyde au niveau de l'anode 8 entraîne une diminution du pH de la première solution aqueuse alcaline 5 contenue dans le compartiment anodique 4, tandis que la production d'ions hydroxyde au niveau de la cathode 9 augmente le pH de la deuxième solution aqueuse alcaline 7 contenue dans le compartiment cathodique 6.  The consumption of hydroxide ions at the anode 8 causes a decrease in the pH of the first aqueous alkaline solution 5 contained in the anode compartment 4, while the production of hydroxide ions at the cathode 9 increases the pH of the the second alkaline aqueous solution 7 contained in the cathode compartment 6.
Le pH élevé de la deuxième solution aqueuse alcaline 7 entraîne une dissolution de la couche d'alumine (AI2O3) présente à la surface de l'aluminium, ce qui permet d'initier la réaction de l'aluminium avec la deuxième solution aqueuse alcaline 7. Il doit être noté que la dissolution de la couche d'alumine en surface de l'aluminium peut s'effectuer dès que l'aluminium est introduit dans la deuxième solution aqueuse alcaline 7 si le pH initial de cette dernière est suffisant, ou alors dès que l'augmentation de pH de la deuxième solution aqueuse alcaline 7, liée à l'électrolyse de l'eau, est suffisante. The high pH of the second aqueous alkaline solution 7 causes the alumina layer (Al 2 O 3) present on the surface of the aluminum to dissolve, which makes it possible to initiate the reaction of the aluminum with the second aqueous alkaline solution 7 It should be noted that the dissolution of the diaper alumina on the surface of the aluminum can be carried out as soon as the aluminum is introduced into the second aqueous alkaline solution 7 if the initial pH of the latter is sufficient, or as soon as the pH increase of the second solution alkaline aqueous 7, related to the electrolysis of water, is sufficient.
La réaction de l'aluminium avec la deuxième solution aqueuse alcaline 7 dans le compartiment cathodique 6 entraîne la production de dihydrogène et d'aluminate de sodium selon la réaction suivante :  The reaction of aluminum with the second aqueous alkaline solution 7 in the cathode compartment 6 causes the production of dihydrogen and sodium aluminate according to the following reaction:
2Al + 2NaOH + 2 H20 → Na2Al204 + 3H2 Le pH élevé de la deuxième solution aqueuse alcaline 7 empêche l'aluminate de sodium produit par la corrosion de l'aluminium de précipiter sous forme d'alumine (AI2O3) dans le compartiment cathodique 6. 2Al + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 Al 2 O 4 + 3H 2 The high pH of the second alkaline aqueous solution 7 prevents the sodium aluminate produced by the corrosion of aluminum from precipitating in the form of alumina ( AI2O3) in the cathode compartment 6.
Afin d'éviter un arrêt de la réaction de corrosion de l'aluminium par manque d'hydroxyde de sodium dans le compartiment cathodique 6, le procédé selon l'invention comprend en outre l'étape suivante consistant à :  In order to avoid stopping the corrosion reaction of aluminum due to the lack of sodium hydroxide in the cathode compartment 6, the method according to the invention further comprises the following step:
- transférer dans le compartiment anodique 4, à l'aide du dispositif de transfert de fluide 13, une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6 et incluant de l'aluminate de sodium produit.  - Transfer into the anode compartment 4, with the aid of the fluid transfer device 13, a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 and including sodium aluminate product.
Comme indiqué précédemment, du fait de l'électrolyse de l'eau, le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 est plus faible que le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6, ce qui permet à l'aluminate de sodium introduit dans le compartiment anodique 4 par le dispositif de transfert de fluide 13 de précipiter sous forme d'alumine 40 dans le fond du compartiment anodique 4, tout en régénérant de hydroxyde de sodium. Les ions sodium ainsi réintroduit dans le compartiment anodique 4 vont pouvoir de nouveau circuler en direction du compartiment cathodique 6, et assurer le maintien d'une part de l'électrolyse de l'eau au niveau de l'anode 8 et de la cathode 9, et d'autre part la réaction entre l'aluminium et l'eau dans le compartiment cathodique 6.  As indicated above, because of the electrolysis of water, the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 is lower than the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6, which allows the aluminate to sodium introduced into the anode compartment 4 by the fluid transfer device 13 to precipitate in the form of alumina 40 in the bottom of the anode compartment 4, while regenerating sodium hydroxide. The sodium ions thus reintroduced into the anode compartment 4 will be able to circulate again towards the cathode compartment 6, and to maintain part of the electrolysis of the water at the anode 8 and the cathode 9 , and on the other hand the reaction between aluminum and water in the cathode compartment 6.
Bien entendu afin d'éviter une vidange du compartiment cathodique 6, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape consistant à transférer dans le compartiment cathodique 6, à l'aide du dispositif de transfert de fluide 18, une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4. Il doit être noté que le dispositif de filtration 20 permet d'éviter que l'alumine précipitée dans le compartiment anodique 4 ne soit réintroduite dans le compartiment cathodique 6 dans lequel elle serait inévitablement dissoute. Of course, in order to avoid emptying the cathode compartment 6, the method according to the invention further comprises a step of transferring part of the phase into the cathode compartment 6, using the fluid transfer device 18. liquid of the reaction mixture contained in the anode compartment 4. It should be noted that the filtration device 20 makes it possible to prevent the alumina precipitated in the anode compartment 4 from being reintroduced into the cathode compartment 6 in which it would inevitably be dissolved.
Le procédé selon l'invention peut également comprendre les étapes suivantes consistant à :  The method according to the invention may also comprise the following steps:
- mesurer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 à l'aide du premier élément de détermination de pH 27,  measuring the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 by means of the first pH determination element 27,
- mesurer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6 à l'aide du deuxième élément de détermination de pH 28,  measuring the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 with the aid of the second pH determination element 28,
- réguler la différence de potentielle électrique appliquée entre l'anode et la cathode en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique déterminé par le premier élément de détermination de pH 27 et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique déterminé par le deuxième élément de détermination de pH 28, et  regulating the difference in electrical potential applied between the anode and the cathode as a function of the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment determined by the first pH determination element 27 and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determining element 28, and
- réguler le fonctionnement de la pompe de circulation 14 en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique déterminé par le premier élément de détermination de pH 27 et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique déterminé par le deuxième élément de détermination de pH 28.  regulating the operation of the circulation pump 14 as a function of the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment determined by the first pH determination element 27 and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determining element 28.
Il doit être noté que le générateur d'énergie électrique 29 raccordé à l'installation de production de dihydrogène 2 est plus précisément un générateur de courant continu, et peut par exemple être un générateur électrochimique.  It should be noted that the electric power generator 29 connected to the hydrogen production plant 2 is more precisely a DC generator, and can for example be an electrochemical generator.
La figure 2 représente une installation de production de dihydrogène 2' selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère de celui représenté sur la figure 1 notamment en ce que :  FIG. 2 represents a plant for producing hydrogen 2 'according to a second embodiment of the invention which differs from that represented in FIG. 1, in particular in that:
- l'installation de production de dihydrogène 2' comprend un compartiment réactionnel 31 comprenant une entrée de fluide reliée fluidiquement au compartiment cathodique 6 par une conduite d'alimentation 32, et une sortie de fluide reliée fluidiquement au compartiment anodique 4 par un dispositif de transfert de fluide 33, le compartiment réactionnel 31 contenant une solution aqueuse alcaline et étant destiné à recevoir de l'aluminium, - le dispositif d'alimentation en aluminium 26 est relié au compartiment réactionnel 31 , et est agencé pour alimenter en aluminium le compartiment réactionnel 31 en fonction du taux de consommation de l'aluminium dans le compartiment réactionnel 31 , - The hydrogen production plant 2 'comprises a reaction chamber 31 comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment 6 by a supply line 32, and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment 4 by a transfer device fluid 33, the reaction compartment 31 containing an aqueous alkaline solution and being intended to receive aluminum, the aluminum feed device 26 is connected to the reaction compartment 31, and is arranged to feed the reaction compartment 31 with aluminum as a function of the consumption rate of the aluminum in the reaction compartment 31,
- le dispositif d'alimentation en eau 25 est relié fluidiquement au compartiment anodique 4, et est agencé pour alimenter en eau le compartiment anodique 4 en fonction du taux de consommation de l'eau dans la cellule d'électrolyse 3,  - The water supply device 25 is fluidly connected to the anode compartment 4, and is arranged to supply water to the anode compartment 4 according to the rate of consumption of water in the electrolysis cell 3,
- la conduite d'évacuation de dioxygène 21 est agencée pour évacuer à l'air libre le dioxygène produit dans le compartiment anodique 4, la conduite d'évacuation de dioxygène 21 étant pourvue d'une vanne de régulation 34, telle qu'une électrovanne de régulation, agencée pour réguler l'évacuation de dioxygène hors du compartiment anodique 4,  the oxygen evacuation pipe 21 is designed to evacuate in air the oxygen produced in the anode compartment 4, the oxygen evacuation pipe 21 being provided with a regulating valve 34, such as a solenoid valve regulator, arranged to regulate the evacuation of oxygen out of the anode compartment 4,
- l'installation de production de dihydrogène 2 comprend un dispositif de contrôle 35 agencé pour contrôler l'ouverture et la fermeture de la vanne de régulation 34 en fonction de la différence de pression entre la conduite d'évacuation de dioxygène 21 et la conduite d'évacuation de dihydrogène 24.  - The hydrogen production plant 2 comprises a control device 35 arranged to control the opening and closing of the control valve 34 as a function of the pressure difference between the oxygen discharge pipe 21 and the control pipe. evacuation of hydrogen 24.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de contrôle 35 est une jauge de pression différentielle reliée fluidiquement respectivement à la conduite d'évacuation de dioxygène 21 et à la conduite d'évacuation de dihydrogène 24, et la vanne de régulation 34 est disposée en aval de la portion de la conduite d'évacuation de dioxygène 21 reliée à la jauge de pression différentielle par rapport au sens d'écoulement du dioxygène.  According to one embodiment of the invention, the control device 35 is a differential pressure gauge fluidically connected respectively to the oxygen evacuation pipe 21 and to the hydrogen discharge pipe 24, and the control valve 34 is disposed downstream of the portion of the oxygen discharge line 21 connected to the differential pressure gauge with respect to the flow direction of the oxygen.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compartiment réactionnel 31 est relié fluidiquement au dispositif de stockage de dihydrogène 23 par une conduite d'évacuation de dihydrogène 36 reliée d'une part au compartiment réactionnel 31 et d"autre part à la conduite d'évacuation de dihydrogène 24.  According to one embodiment of the invention, the reaction compartment 31 is fluidly connected to the hydrogen storage device 23 via a hydrogen evacuation pipe 36 connected on the one hand to the reaction compartment 31 and on the other hand to driving of hydrogen evacuation 24.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de transfert de fluide 33 est formé par une conduite de refoulement agencée pour relier fluidiquement la sortie de fluide du compartiment réactionnel 31 et le compartiment anodique 4.  According to one embodiment of the invention, the fluid transfer device 33 is formed by a discharge pipe arranged to fluidly connect the fluid outlet of the reaction compartment 31 and the anode compartment 4.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de transfert 18 comprend plus particulièrement un dispositif de filtration 20 comprenant une entrée de fluide et une sortie de fluide, une conduite d'aspiration 37 agencée pour relier fluidiquement le compartiment anodique 4 et l'entrée de fluide du dispositif de filtration 20, et une pompe de circulation 38 pourvue d'une entrée de fluide reliée fluidiquement à la sortie de fluide du dispositif de filtration 20 et d'une sortie de fluide reliée fluidiquement au compartiment cathodique 6. According to one embodiment of the invention, the transfer device 18 more particularly comprises a filtration device 20 comprising a fluid inlet and a fluid outlet, a suction pipe 37 arranged to fluidly connect the anode compartment 4 and the fluid inlet of the filtration device 20, and a circulation pump 38 provided with a fluid inlet fluidly connected to the fluid outlet of the filtration device 20 and an outlet of fluid fluidically connected to the cathode compartment 6.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de transfert According to one embodiment of the invention, the transfer device
18 comprend en outre une unité de commande 39 agencée pour commander le fonctionnement de la pompe de 38 en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 déterminé par le premier élément de détermination de pH 27 et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6 déterminé par le deuxième élément de détermination de pH 28. 18 further comprises a control unit 39 arranged to control the operation of the pump 38 as a function of the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 determined by the first pH determination element 27 and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 determined by the second pH determination element 28.
Un procédé de production de dihydrogène à partir d'une installation de production de dihydrogène 2' selon le deuxième mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit.  A method of producing dihydrogen from a 2 'hydrogen production plant according to the second embodiment of the invention will now be described.
Ce procédé comprend notamment les étapes suivantes consistant à :  This process includes the following steps:
- prévoir l'installation de production de dihydrogène 2' selon l'invention,  - provide the installation of production of dihydrogen 2 'according to the invention,
- raccorder électriquement un générateur d'énergie électrique 29 à l'anode 8 et à la cathode 9 de la cellule d'électrolyse 3,  electrically connecting an electric energy generator 29 to the anode 8 and to the cathode 9 of the electrolysis cell 3,
- introduire de l'aluminium sous forme solide dans la solution aqueuse alcaline contenue dans le compartiment réactionnel 31 , par exemple sous forme de particules, de poudre, ou encore de copeaux,  introducing aluminum in solid form into the aqueous alkaline solution contained in the reaction compartment 31, for example in the form of particles, powder or chips,
- appliquer, à l'aide du générateur d'énergie électrique 29, une différence de potentiel électrique entre l'anode 8 et la cathode 9,  applying, by means of the electric energy generator 29, an electric potential difference between the anode 8 and the cathode 9,
- chauffer le compartiment réactionnel, et plus précisément la solution aqueuse alcaline contenue dans ce dernier, à une température comprise entre 50 et 200°C,  heating the reaction compartment, and more precisely the alkaline aqueous solution contained therein, at a temperature of between 50 and 200 ° C.,
- faire réagir l'aluminium avec la solution aqueuse alcaline dans le compartiment réactionnel 31 ,  reacting the aluminum with the aqueous alkaline solution in the reaction compartment 31,
- mesurer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 à l'aide du premier élément de détermination de pH 27,  measuring the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 by means of the first pH determination element 27,
- mesurer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6 à l'aide du deuxième élément de détermination de pH 28, - calculer la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique déterminé par le premier élément de détermination de pH 27 et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique déterminé par le deuxième élément de détermination de pH 28, measuring the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 with the aid of the second pH determination element 28, calculating the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment determined by the first pH determination element 27 and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determination element 28,
- réguler la différence de potentielle électrique appliquée entre l'anode 8 et la cathode 9 en fonction de la différence de pH calculée,  regulating the difference in electrical potential applied between the anode 8 and the cathode 9 as a function of the calculated difference in pH,
- réguler le fonctionnement de la pompe de circulation 38 en fonction de la différence de pH calculée, et  regulating the operation of the circulation pump 38 as a function of the calculated difference in pH, and
- réguler l'évacuation de dioxygène hors du compartiment anodique - regulate the evacuation of oxygen out of the anode compartment
4 à l'aide de la vanne de régulation 34 et du dispositif de contrôle 35, de manière à maintenir la différence de pression entre les compartiments anodique 4 et cathodique 6 dans une plage de valeurs prédéterminée. 4 using the control valve 34 and the control device 35, so as to maintain the pressure difference between the anode compartments 4 and cathode 6 in a predetermined range of values.
Ainsi, selon ce deuxième mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, la réaction de l'aluminium avec une solution aqueuse alcaline a lieu dans le compartiment réactionnel 31 , et non pas dans le compartiment cathodique 6. Ces dispositions permettent, en chauffant le compartiment réactionnel 31 , d'accélérer la réaction de l'aluminium avec la solution aqueuse alcaline, sans risque de détérioration de la membrane échangeuse de cations 1 1 et sans nécessiter l'utilisation d'une solution aqueuse alcaline présentant un pH trop élevé.  Thus, according to this second embodiment of the process according to the invention, the reaction of aluminum with an aqueous alkaline solution takes place in the reaction compartment 31, and not in the cathode compartment 6. These arrangements make it possible, in heating the reaction compartment 31, to accelerate the reaction of the aluminum with the aqueous alkaline solution without the risk of deterioration of the cation exchange membrane 11 and without requiring the use of an aqueous alkaline solution having a pH too high .
De fait de l'électrolyse de l'eau, le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 diminue, tandis que le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6 augmente. Il en résulte une variation de la différence de pH entre les mélanges réactionnels contenus dans les compartiments anodique 4 et cathodique 6. Le fonctionnement de la pompe de circulation 38 est alors régulé en fonction de la différence de pH calculée.  Due to the electrolysis of the water, the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 decreases, while the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6 increases. This results in a variation of the pH difference between the reaction mixtures contained in the anode compartments 4 and cathodic 6. The operation of the circulation pump 38 is then regulated as a function of the calculated pH difference.
Le fonctionnement de la pompe de circulation 38 entraîne un transfert d'une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 vers le compartiment cathodique 6, ce qui provoque une alimentation du compartiment réactionnel 31 avec une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique 6, et ensuite un transfert dans le compartiment anodique 4 d'une partie du mélange réactionnel contenu dans le compartiment réactionnel 31 et incluant de l'aluminate de sodium produit par la corrosion de l'aluminium avec la solution aqueuse alcaline contenue initialement dans le compartiment réactionnel 31 . The operation of the circulation pump 38 causes a part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 to be transferred to the cathode compartment 6, which causes a supply of the reaction compartment 31 with part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment 6, and then transfer in the anode compartment 4 of a part of the reaction mixture contained in the reaction compartment 31 and including sodium aluminate produced by the corrosion of the aluminum with the aqueous alkaline solution initially contained in the reaction compartment 31.
Du fait de l'électrolyse de l'eau, le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique 4 est plus faible que le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment réactionnel 31 , ce qui permet à l'aluminate de sodium introduit dans le compartiment anodique 4 par le dispositif de transfert de fluide 33 de précipiter sous forme d'alumine dans le fond du compartiment anodique 4, tout en régénérant de hydroxyde de sodium. Les ions sodium ainsi réintroduit dans le compartiment anodique 4 vont pouvoir de nouveau circuler en direction du compartiment cathodique 6, et assurer le maintien d'une part de l'électrolyse de l'eau au niveau de l'anode 8 et de la cathode 9, et d'autre part la réaction entre l'aluminium et l'eau dans le compartiment réactionnel 31 .  Due to the electrolysis of the water, the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment 4 is lower than the pH of the reaction mixture contained in the reaction compartment 31, which allows the sodium aluminate introduced into the anode compartment 4 by the fluid transfer device 33 to precipitate in the form of alumina in the bottom of the anode compartment 4, while regenerating sodium hydroxide. The sodium ions thus reintroduced into the anode compartment 4 will be able to circulate again towards the cathode compartment 6, and to maintain part of the electrolysis of the water at the anode 8 and the cathode 9 and on the other hand the reaction between aluminum and water in the reaction compartment 31.
Selon ce deuxième mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, les première et deuxième solutions aqueuses introduites initialement dans les compartiments anodique 4 et cathodique 6 pourraient être des solutions aqueuses à pH neutre, notamment si le volume du compartiment réactionnel 31 est supérieur au volume total des compartiments anodique 4 et cathodique 6 et si la solution aqueuse alcaline initialement introduite dans le compartiment réactionnel 31 présente un pH suffisamment élevé.  According to this second embodiment of the process according to the invention, the first and second aqueous solutions initially introduced into the anode compartments 4 and cathode 6 could be aqueous solutions at neutral pH, especially if the volume of the reaction compartment 31 is greater than to the total volume of the anode compartments 4 and cathode 6 and if the aqueous alkaline solution initially introduced into the reaction compartment 31 has a sufficiently high pH.
La figure 3 montre une installation de production d'énergie électrique comprenant une installation de production de dihydrogène 2 selon l'invention, et une pile à combustible à dihydrogène 29' conformée pour être alimentée en dihydrogène à partir du dihydrogène produit par l'installation de production de dihydrogène 2. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la pile à combustible à dihydrogène 29' est une pile à combustible à dihydrogène-air, c'est-à-dire qu'elle est agencée pour générer de l'énergie électrique E à partir de dihydrogène et d'air.  FIG. 3 shows an electrical energy production installation comprising a hydrogen production plant 2 according to the invention, and a dihydrogen fuel cell 29 'shaped to be supplied with dihydrogen from the dihydrogen produced by the installation of According to the embodiment shown in FIG. 2, the hydrogen fuel cell 29 'is a dihydrogen-air fuel cell, that is, it is arranged to generate hydrogen. electric energy E from dihydrogen and air.
La pile à combustible à dihydrogène 29' est avantageusement raccordée électriquement à l'anode 8 et à la cathode 9 de la cellule d'électrolyse 3, et est agencée pour appliquer la différence de potentielle électrique entre l'anode 8 et la cathode 9. Une telle configuration de la pile à combustible à dihydrogène 29' permet d'utiliser une partie de l'énergie électrique E générée par la pile à combustible à dihydrogène 29' pour alimenter électriquement la cellule d'électrolyse 3. Il en résulte une amélioration du rendement énergétique de l'installation de production de dihydrogène 2.  The hydrogen fuel cell 29 'is advantageously electrically connected to the anode 8 and to the cathode 9 of the electrolysis cell 3, and is arranged to apply the difference in electrical potential between the anode 8 and the cathode 9. Such a configuration of the hydrogen fuel cell 29 'makes it possible to use a portion of the electrical energy E generated by the dihydrogen fuel cell 29' to electrically supply the electrolysis cell 3. This results in an improvement of the energy efficiency of the facility for the production of dihydrogen 2.

Claims

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette installation de production de dihydrogène, décrites ci- dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS As goes without saying, the invention is not limited to the embodiments of this plant for the production of hydrogen, described above as examples, it encompasses all the variants. CLAIMS
1 . Procédé de production de dihydrogène comprenant les étapes suivantes : 1. A process for producing dihydrogen comprising the steps of:
- prévoir une cellule d'électrolyse (3) comprenant :  - provide an electrolysis cell (3) comprising:
o une anode (8) et une cathode (9),  an anode (8) and a cathode (9),
o un compartiment anodique (4) dans lequel est disposée l'anode (8),  an anode compartment (4) in which the anode (8) is arranged,
o un compartiment cathodique (6) dans lequel est disposée la cathode (9), et  a cathode compartment (6) in which the cathode (9) is arranged, and
o une membrane échangeuse de cations (1 1 ) disposée entre les compartiments anodique et cathodique (4, 6), la membrane échangeuse de cations (1 1 ) étant perméable aux cations et étant agencée pour autoriser un passage de cations du compartiment anodique (4) vers le compartiment cathodique (6),  a cation exchange membrane (1 1) disposed between the anode and cathode compartments (4, 6), the cation exchange membrane (1 1) being permeable to cations and being arranged to allow a passage of cations from the anode compartment (4); ) to the cathode compartment (6),
- introduire une première solution aqueuse (5) dans le compartiment anodique (4) de manière à immerger au moins en partie (8) l'anode, la première solution aqueuse (5) étant alcaline ou neutre,  introducing a first aqueous solution (5) into the anode compartment (4) so as to immerse the anode at least in part (8), the first aqueous solution (5) being alkaline or neutral,
- introduire une deuxième solution aqueuse (7) dans le compartiment cathodique (6) de manière à immerger au moins en partie la cathode (9), la deuxième solution aqueuse (5) étant alcaline ou neutre,  introducing a second aqueous solution (7) into the cathode compartment (6) so as to immerse at least part of the cathode (9), the second aqueous solution (5) being alkaline or neutral,
- appliquer une différence de potentielle électrique entre l'anode (8) et la cathode (9) de manière à provoquer l'électrolyse de l'eau contenue dans les première et deuxième solutions aqueuses (5, 7),  applying an electrical potential difference between the anode (8) and the cathode (9) so as to cause the electrolysis of the water contained in the first and second aqueous solutions (5, 7),
- faire réagir de l'aluminium avec une solution aqueuse alcaline de manière à produire du dihydrogène et de l'aluminate de sodium,  reacting aluminum with an aqueous alkaline solution to produce dihydrogen and sodium aluminate,
- transférer dans le compartiment anodique (4) au moins une partie de l'aluminate de sodium produit de façon à obtenir un précipité d'alumine dans le compartiment anodique (4), et  - transferring into the anode compartment (4) at least a portion of the sodium aluminate produced so as to obtain a precipitate of alumina in the anode compartment (4), and
- transférer dans le compartiment cathodique (6) au moins une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique (4).  - Transfer in the cathode compartment (6) at least a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment (4).
2. Procédé de production de dihydrogène selon la revendication 1 , lequel comprend en outre une l'étape consistant à filtrer l'au moins une partie transférée de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique (4). The method of producing dihydrogen according to claim 1, which further comprises a step of filtering the at least a portion transferred from the liquid phase of the reaction mixture contained in the anode compartment (4).
3. Procédé de production de dihydrogène selon la revendications 1 ou 2, dans lequel la solution aqueuse alcaline réagissant avec l'aluminium présente un pH compris entre 10 et 14. 3. Process for producing dihydrogen according to claim 1 or 2, wherein the aqueous alkaline solution reacting with aluminum has a pH of between 10 and 14.
4. Procédé de production de dihydrogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la différence de potentielle électrique appliquée entre l'anode (8) et la cathode (9) est comprise entre 1 ,3 et 10 V. 4. Process for the production of dihydrogen according to any one of claims 1 to 3, wherein the difference in electrical potential applied between the anode (8) and the cathode (9) is between 1, 3 and 10 V.
5. Procédé de production de dihydrogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lequel comprend en outre les étapes suivantes : The process for producing dihydrogen according to any one of claims 1 to 4, which further comprises the steps of:
- déterminer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique,  determine the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment,
- déterminer le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique.  - Determine the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment.
6. Procédé de production de dihydrogène selon la revendication 5, lequel comprend en outre une étape consistant à réguler la différence de potentielle électrique appliquée entre l'anode (8) et la cathode (9) en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique (4) et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique (6). The method of producing dihydrogen according to claim 5, which further comprises a step of regulating the difference in electrical potential applied between the anode (8) and the cathode (9) as a function of the pH difference between the pH the reaction mixture contained in the anode compartment (4) and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment (6).
7. Procédé de production de dihydrogène selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'au moins une partie de l'aluminate de sodium produit est transférée dans le compartiment anodique selon un débit de transfert déterminé en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique (4) et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique (6). A process for producing dihydrogen according to claim 5 or 6, wherein the at least a portion of the produced sodium aluminate is transferred to the anode compartment at a transfer rate determined as a function of the difference in pH between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment (4) and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment (6).
8. Procédé de production de dihydrogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, lequel comprend en outre l'étape suivante consistant à réguler l'évacuation du dioxygène produit dans le compartiment anodique (4) par l'électrolyse de l'eau hors du compartiment anodique (4) de manière à maintenir la différence de pression entre les compartiments anodique (4) et cathodique (6) dans une plage de valeurs prédéterminée. The process for producing dihydrogen according to any one of claims 1 to 7, which further comprises the following step of regulating the evacuation of the oxygen produced in the anode compartment (4) by the electrolysis of the water out of the anode compartment (4) so as to maintaining the pressure difference between the anode (4) and cathode (6) compartments within a predetermined range of values.
9. Procédé de production de dihydrogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape consistant à faire réagir de l'aluminium avec la solution aqueuse alcaline est réalisée dans un compartiment réactionnel (31 ) comprenant une entrée de fluide reliée fluidiquement au compartiment cathodique (6) et une sortie de fluide reliée fluidiquement au compartiment anodique (4), le procédé comprenant en outre une étape consistant à alimenter le compartiment réactionnel (31 ) avec au moins une partie du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique (6). The process for producing dihydrogen according to any one of claims 1 to 8, wherein the step of reacting aluminum with the aqueous alkaline solution is carried out in a reaction compartment (31) comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment (6) and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment (4), the method further comprising a step of supplying the reaction chamber (31) with at least a portion of the reaction mixture contained in the compartment cathodic (6).
10. Procédé de production de dihydrogène selon la revendication 9, lequel comprend en outre une étape consistant à chauffer le compartiment réactionnel (31 ) à une température comprise entre 50 et 200°C. The process for producing dihydrogen according to claim 9, which further comprises a step of heating the reaction chamber (31) to a temperature of between 50 and 200 ° C.
1 1 . Procédé de production de dihydrogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la première solution aqueuse introduite dans le compartiment cathodique (6) est alcaline, l'étape consistant à faire réagir de l'aluminium avec une solution aqueuse alcaline est réalisée dans le compartiment cathodique (6), et l'étape de transfert dans le compartiment anodique (4) de l'au moins une partie de l'aluminate de sodium produit consiste à transférer dans le compartiment anodique (4) au moins une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique (6) et incluant de l'aluminate de sodium produit. 1 1. A method of producing dihydrogen according to any one of claims 1 to 8, wherein the first aqueous solution introduced into the cathode compartment (6) is alkaline, the step of reacting aluminum with an aqueous alkaline solution is performed in the cathode compartment (6), and the step of transfer in the anode compartment (4) of the at least part of the produced sodium aluminate consists in transferring into the anode compartment (4) at least a part of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment (6) and including sodium aluminate product.
12. Procédé de production de dihydrogène selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , lequel comprend en outre une étape consistant à prévoir une pile à combustible à dihydrogène (29') agencée pour générer de l'énergie électrique, et dans lequel la différence de potentielle électrique entre l'anode (8) et la cathode (9) de l'au moins cellule d'électrolyse (3) est appliquée par la pile à combustible à dihydrogène (29'). The process for producing hydrogen as claimed in any one of claims 1 to 11, which further comprises a step of providing a hydrogen fuel cell (29 ') arranged to generate electrical energy, and wherein the difference in electrical potential between the anode (8) and the cathode (9) of the at least electrolysis cell (3) is applied by the hydrogen fuel cell (29 ').
13. Procédé de production de dihydrogène selon la revendication 12, lequel comprend une étape consistant à alimenter la pile à combustible à dihydrogène (29') en dihydrogène à partir du dihydrogène produit. 13. The process for producing dihydrogen according to claim 12, which comprises a step of feeding the dihydrogen fuel cell (29 ') dihydrogen from the dihydrogen produced.
14. Installation de production de dihydrogène (2), comprenant :14. Dihydrogen production plant (2), comprising:
- au moins une cellule d'électrolyse (3) comprenant : at least one electrolysis cell (3) comprising:
o une anode (8) et une cathode (9),  an anode (8) and a cathode (9),
o un compartiment anodique (4) dans lequel est disposée l'anode (8),  an anode compartment (4) in which the anode (8) is arranged,
o un compartiment cathodique (6) dans lequel est disposée la cathode (9), et  a cathode compartment (6) in which the cathode (9) is arranged, and
o une membrane échangeuse de cations (1 1 ) disposée entre les compartiments anodique et cathodique (4, 6), la membrane échangeuse de cations (1 1 ) étant perméable aux cations et étant agencée pour autoriser un passage de cations du compartiment anodique vers le compartiment cathodique,  a cation exchange membrane (1 1) disposed between the anode and cathode compartments (4, 6), the cation exchange membrane (1 1) being permeable to cations and being arranged to allow a passage of cations from the anode compartment to the cathode compartment,
un premier dispositif de transfert de fluide (18) relié fluidiquement au compartiment anodique (4) et au compartiment cathodique (6), le premier dispositif de transfert de fluide (18) étant agencé pour transférer, en conditions d'utilisation, une partie de la phase liquide d'un mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique (4) du compartiment anodique (4) au compartiment cathodique (6), et  a first fluid transfer device (18) fluidly connected to the anode compartment (4) and to the cathode compartment (6), the first fluid transfer device (18) being arranged to transfer, in conditions of use, a part of the liquid phase of a reaction mixture contained in the anode compartment (4) of the anode compartment (4) to the cathode compartment (6), and
- un deuxième dispositif de transfert de fluide (13, 33) relié fluidiquement au compartiment anodique (4) et agencé pour alimenter, en conditions d'utilisation, le compartiment anodique (4) en aluminate de sodium.  - A second fluid transfer device (13, 33) fluidly connected to the anode compartment (4) and arranged to supply, under conditions of use, the anode compartment (4) of sodium aluminate.
15. Installation de production de dihydrogène (2) selon la revendication 14, dans laquelle le compartiment cathodique (6) est destiné à recevoir de l'aluminium, et dans laquelle le deuxième dispositif de transfert de fluide (13) est relié fluidiquement au compartiment cathodique (6) et est agencé pour transférer, en conditions d'utilisation, une partie de la phase liquide du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique (6) du compartiment cathodique (6) au compartiment anodique (4). 15. Dihydrogen production plant (2) according to claim 14, wherein the cathode compartment (6) is intended to receive aluminum, and wherein the second fluid transfer device (13) is fluidly connected to the compartment cathode (6) and is arranged to transfer, under use conditions, a portion of the liquid phase of the reaction mixture contained in the cathode compartment (6) of the cathode compartment (6) to the anode compartment (4).
16. Installation de production de dihydrogène (2) selon la revendication 14, laquelle comprend un compartiment réactionnel (31 ) comprenant une entrée de fluide reliée fluidiquement au compartiment cathodique (6) et une sortie de fluide reliée fluidiquement au compartiment anodique (4), le compartiment réactionnel (31 ) étant destiné à contenir une solution aqueuse alcaline et à recevoir de l'aluminium, et dans laquelle le deuxième dispositif de transfert de fluide (33) est relié fluidiquement au compartiment réactionnel (31 ) et est agencé pour transférer, en conditions d'utilisation, une partie de la phase liquide d'un mélange réactionnel contenu dans le compartiment réactionnel (31 ) du compartiment réactionnel (31 ) au compartiment anodique (4). 16. Dihydrogen production plant (2) according to claim 14, which comprises a reaction compartment (31) comprising a fluid inlet fluidly connected to the cathode compartment (6) and a fluid outlet fluidly connected to the anode compartment (4), the reaction compartment (31) being adapted to contain an alkaline aqueous solution and to receive aluminum, and wherein the second fluid transfer device (33) is fluidly connected to the reaction chamber (31) and is arranged to transfer, under use conditions, a portion of the liquid phase of a reaction mixture contained in the reaction compartment (31) of the reaction compartment (31) to the anode compartment (4).
17. Installation de production de dihydrogène (2) selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans laquelle au moins l'un des premier et deuxième dispositifs de transfert de fluide (18 ; 13, 33) comprend une pompe de circulation (14, 38). The hydrogen production plant (2) according to any one of claims 14 to 16, wherein at least one of the first and second fluid transfer devices (18; 13, 33) comprises a circulation pump ( 14, 38).
18. Installation de production de dihydrogène (2) selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, laquelle comprend : The hydrogen production plant (2) according to any one of claims 14 to 17, which comprises:
- des premiers moyens de détermination de pH (27) agencés pour déterminer, en conditions d'utilisation, le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique (4),  first pH determination means (27) arranged to determine, under use conditions, the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment (4),
- des deuxièmes moyens de détermination de pH (28) agencés pour déterminer, en conditions d'utilisation, le pH d'un mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique (6).  second pH determination means (28) arranged to determine, under use conditions, the pH of a reaction mixture contained in the cathode compartment (6).
19. Installation de production de dihydrogène (2) selon les revendications 17 et 18, laquelle comprend une unité de commande (17, 39) agencée pour commander le fonctionnement de la pompe de circulation (14, 38) en fonction de la différence de pH entre le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment anodique (4) déterminé par les premiers moyens de détermination de pH et le pH du mélange réactionnel contenu dans le compartiment cathodique déterminé par les deuxièmes moyens de détermination de pH. Dihydrogen production plant (2) according to claims 17 and 18, which comprises a control unit (17, 39) arranged to control the operation of the circulation pump (14, 38) as a function of the difference in pH. between the pH of the reaction mixture contained in the anode compartment (4) determined by the first pH determination means and the pH of the reaction mixture contained in the cathode compartment determined by the second pH determination means.
20. Installation de production d'énergie électrique, comprenant : - une installation de production de dihydrogène (2) selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, et 20. Electrical power generation installation, comprising: a dihydrogen production plant (2) according to any one of claims 14 to 19, and
- une pile à combustible à dihydrogène (29') agencée pour appliquer une différence de potentielle électrique entre l'anode (8) et la cathode (9), la pile à combustible à dihydrogène (29') étant conformée pour être alimentée en dihydrogène à partir de dihydrogène produit dans l'au moins une cellule d'électrolyse (3).  a hydrogen fuel cell (29 ') arranged to apply an electrical potential difference between the anode (8) and the cathode (9), the dihydrogen fuel cell (29') being shaped to be supplied with dihydrogen from dihydrogen produced in the at least one electrolysis cell (3).
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