Improved process and apparatus for the production of fluorine

Demandé le 22 juin 1948, à 16¹¹ 32”, à Paris.

Délivré le 12 avril 1950. — Publié le 20 novembre 1950.

(3 demandes de brevets déposées aux Etats-Unis d’Amérique : la 1™ le 28 juin 1947 ; les 2^e et 3^e le 13 septembre 1947, aux noms de MM. John F. Gall et Henry C. Miller. ·— Déclaration du déposant.)

La présente invention est relative à des procédés et appareils ou cellules-pour fabriquer dn fluor par voie électrolytique.

•Tusqu’icî les cellules, utilisées pour la production par éleetrolyse du fluor à partir d’nn fluorure métallique ou d’aeide fluorhydrique, comprenaient nn écran on diaphragme entre les compartiments cathodique et anodique. La présence de eet écran on diaphragme était désavantageuse car elle augmentait la résistance électrique de l’électrolyte et gênait la circulation et distribution de celui-ci, surtout quand les cellules devaient fonctionner pendant longtemps et d’une manière continue. Jusqu’ici on a admis que l’usage d’une cellule sans écran ou diaphragme était particulièrement dangereux dans le cas de la préparation du fluor à cause de la réaction violente entre le fluor gazeux et l’hydrogène gazeux recueillis respectivement à l’anode et à la cathode, quand des quantités très réduites de ces deux gaz parviennent à se mélanger.

Depuis soixante ans on se sert, pour la constitution des anodes de cellules électrolytiques utilisées pour la fabrication dn fluor élémentaire à partir de fluorures, de l’une des quatre matières indiquées ci-dessous. Le platine, très coûteux, a été utilisé par Henri Moissan, qui a découvert le fluor. On s’est servi de nickel pur qui n’est attaqué que très lentement par le fluor et par les fluorures acides de l’électrolyte. De plus, ce métal est attaqué assez bien par les composés très actifs du fluor pour qu’il ne puisse être utilisé dans de bonnes conditions, pendant un temps suffisamment long pour qu’il puisse former une anode industriellement avantageuse.

L’électrolyte doit, en outre, être traité pério0 - 00799 plus,

Prix du fascicule : 25 francs.

diquement pour en séparer des sels de nickel. On s’est aussi servi d’anodes en graphite, toutefois, l’électrolyte (on les produits de réaction) pénètrent assez rapidement dans la structure de cette matière qui gonfle et se désagrège. Finalement on a proposé l’usage de carbone pour électrodes formées par des pièces charbonneuses rigides et cohérentes mais non graphitiques, que l’on obtient par la cuisson, à haute température mais en dessous de la température de graphitisation, de masses plastiques formées essentiellement par des particules de carbone on d’nne matière carbonisable, cës particules étant liées on agglomérées entre elles par un adhésif earbonisable. Les masses plastiques sont constituées, par exemple, par un mélange de particules de carbone relativement pur, tel que du coke de pétrole, avee un liant earbonisable, tel que des goudrons de pétrole. On a constaté que cette matière a une durée d’usage plus prolongée, mais jnsqn’iei cette durée n’était pas suffisante pour permettre une exploitation industrielle continue. Oet inconvénient résulte généralement de ee que des tensions internes se produisent dans le corps de l’anode par suite de la pénétration de l’électrolyte et par nn éehauffement inégal de celle-ci an cours de l’électrolyse et pour la raison que les connexions entre l’anode et les pièces métalliques amenant le courant à cette électrode ne sont pas satisfaisantes. Les anodes en carbone électrolytique, utilisées jusqu’ici, sont généralement reliées, par suite de leur forme, au conducteur d’amenêe du courant, en serrant l’extrémité supérieure de l’anode fentre des pièces métalliques. L’anode est donc soumise à des sollicitations additionnelles qui conduisent à une détérioration rapide. De >. ne peut guère serrer ces pièces assez — 2 — [968.142] près contre le carbone pour que l’on puisse empêcher la pénétration de l’éleetrolyte en ees endroits.

Jusqu’ici on a obtenu le fluor élémentaire par électrolyse à partir d’un fluorure fondu. Diverses conditions opératoires ont été proposées pour eette méthode. C’est ainsi que l’électrolyse a été faite à l’aide d’une liqueur éleetrolytique contenant environ 39 % de fluorure de potassium et 61 % d’acide fluorhydrique en maintenant la température de l’éleetrolyte à environ —-30°. L’électrolyse a également été faite avec 60 % de KF et 40 % de HF à 100° on avee 74.7 % de KF et 25.2 % de HF à 250°. Pour ees êleetrolyses le courant anodique! avait· un densité allant jusqu’à 14,5 Amp/dm².

On s’est servi des procédés de ce genre pendant. environ soixante ans mais, malgré eela, on n’est parvenu, jusqu’ici, à trouver une méthode par laquelle on obtient, à la fois, les avantages résultant d’une température opératoire convenable, d’une bonne tolérance pour la variation entre les conditions optima de température et la composition de l’éleetrolyte, d’une conductibilité excellente pour l’éleetrolyte et de la possibilité de pouvoir se servir d’anodes économiques en carbone, en même temps que les avantages additionnels résultant de l’usage d’une tension réduite pour le- courant alimentant la cellule, d’une suppression pour ainsi dire complète de l’effet anodique (polarisation) et d’une durée d’usage prolongée pour les électrodes.

On a maintenant, découvert que le dégagement des gaz dans une cellule à fluor, avee anode en carbone éleetrolytique et qui présente d’autres détails de construction importants spécifiés ci-après, est de nature telle que l’écran ou diaphragme de la cellule peut être supprimé et peut être remplacé par une barrière imperméable aux gaz, cette barrière plongeant seulement, sur une profondeur réduite, dans l’éleetrolyte, surtout quand l’éleetrolyte présente les caractéristiques particulières indiquées en détail eiaprès. Les autres particularités importantes de la construction de la cellule en question concernent surtout la détermination des écartements minima qui sont à prévoir entre certains organes de la cellule, comme expliqué plus loin. De plus, la nouvelle cellule ne nécessite pas un écartement excessif entre l’anode et la cathode de sorte que son courant d’alimentation ne doit pas avoir une tension élevée.

L’invention a pour objet un procédé pour la nroduction par électrolyse de fluor et qui consiste à utiliser comme électrolyte une composition de fluorure de potassium et d’acide fluorhvdriqne contenant environ de 1,7 à 2,0 mois d’acide fluorhydrique pour 1 mol de fluorure de potassium ; à effectuer, l’électrolyse de eette composition à une température voisine d’environ 80 à 110° et, de préférence, de 95 à 105° ; à utiliser une anode en carbone éleetrolytique et nongraphitique qui dégage le fluor élémentaire pendant l’électrolyse ; et à maintenir la densité du courant en dessous d’.environ 10 Amp/dm² et, de préférence, entre environ 6,5 à 8,7 Amp/dm². La condition indiquée en dernier lieu est très importante et distingue bien le proeédé des méthodes utilisées jusqu’ici pour lesquelles on se servait de densités, pour le courant anodique, qui étaient considérablement supérieures à 10 Amp/dm².

L’invention a également pour objet à faire comporter aux cellules, du genre en question, une cuve destinée, à contenir l’éleetrolyte, et dans laquelle on loge une cathode et une anode sensiblement verticales et qui plongent dans l’éleetrolyte sur une partie substantielle de leur longueur tout en étant écartées l’une de l’autre dans le sens horizontal, une barrière, imperméable au gaz, étant intercalée entre les faces adjacentes des électrodes en plongeant également dans l’éleetrolyte mais sur une profondeur moindre que celle adoptée pour ces électrodes pour subdiviser ainsi la‘chambre, recueillant les gaz au-dessus de l’éleetrolyte, en des compartiments anodique et cathodique, complètement séparés. L’anode de la cellule est constituée en un carbone éleetrolytique obtenu de la manière indiquée plus haut. On se sert, par exemple, à cet effet de plaques de carbone éleetrolytique mises sur le marché sous la dénomination « carbone GA » par la National Carbon Company. Les cathodes de la cellule peuvent être en fer ou autre matière conductrice, en substance inattaquable par les fluorures chauds de l’éleetrolyte. De préférence, on ménage dans ces cathodes des passages, en forme de persiennes, orientés vers le haut et vers l'extérieur à partir de l’anode adjacente. .Ces anodes contribuent à permettre la suppression de l’éeran ou diaphragme car le fluor gazeux, dégagé à la surface d’une telle anode, n’a pas une tendance à être projeté dans l’éleetrolyte mais longe plutôt la surface de l’anode vers le haut et sous forme d’un courant gazeux. Dans ces conditions, on est parvenu à construire des cellules à fluor dans lesquelles, en respectant certaines conditions pour les écartements minima entre chaque électrode et la barrière pour le gaz, on peut supprimer le diaphragme indésirable sans que les gaz, dégagés par l’anode et la cathode, risquent de se mélanger fout en conservant, pour l’écartement total entre l’anode et la cathode, une valeur suffisamment réduite pour que la tension du courant d’alimentation reste assez faible, cette tension dépendant de la résistanee de l’électrolyte entre les électrodes.

La barrière pour les gaz de la cellule peut avantageusement être constituée en fer ou en toute autre matière résistant à la fois aux attaques des fluorures chauds de l’électrolyte et au fluor gazeux recueilli dans le compartiment anodique. Quand la barrière est conductrice (fer) elle doit être isolée à la fois d’avee la cathode et l’anode. On peut aussi constituer la barrière en une matière non-conductrice telle qu’un ciment an phosphate métallique qui résiste aux attaques des fluorures et du fluor et dans ce cas la barrière ne doit pas être isolée d’avee la cathode ou l’anode et on évite l’effet bipolaire qui pourrait se produire en intercalant une matière conductrice entre les électrodes.

L’électrolyte utilisé est un mélange de fluorure de potassium anhydride et d’acide fluorhydrique formé généralement par environ 1,8 à 2,2 mois de HP pour 1 mol de KF et utilisé d’ordinaire à nne température d’environ 90 à. 110°.

Un avantage important obtenu en utilisant une barrière pour les gaz à la place d’un écran ou diaphragme, est qu’une condition d’écartement minimum se présente entre l’anode et la verticale d’aplomb, prolongée vers le bas entassant par le centre de cette barrière, et entre cette verticale et la cathode. Comme expliqué en détail ci-après, la valeur numérique de cet écartement minimum, depuis un point quelconque de la face intéressée de l’éleetrode, dépend de la distance qui sépare ce point de l’électrode dn niveau du bord inférieur de la barrière et également, en ce qui concerne la cathode, du type de celle-ci.

La durée d’usage d’une anode en carbone pour électrodes, pour une cellule à fluor, peut être prolongée considérablement quand on constitue cette anode comme 'expliqué plus haut, quand on utilise nn électrolyte fondu formé par un mélange KP-HF que l’on maintient à une température voisine de 100° (entre environ 90° et 110°) et quand la densité du courant anodique est inférieure à environ 10 Amp/dm².

On a trouvé que, dans ces conditions, il existe une valeur critique minimum pour la plus petite dimension transversale de l’anode en carbone pour électrodes. Cette valeur est d’environ 40 mm et est, de préférence, d’environ 50 mm. L’épaisseur maximum, que l’on peut donner à l’anode, n’est pas aussi critique et dépend surtout de considérations économiques plutôt que techniques. On obtient un avantage particulier en donnant à la plus petite dimension transversale de l’anode une valeur d’environ 65 mm. Cette dimension est mesurée suivant une ligne en substance perpendiculaire à la surface de l’anode qui se trouve en regard de la zone d’éleetrolyse principale.

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Une autre caractéristique de l’invention est le mode de connexion de l’anode à la pièce métallique reliée à la source de courant. La plus longue durée d’usage est obtenue quand on ménage des trous taraudés dans le corps de l’anode et quand on fixe un organe de liaison en métal à celle-ci par des boulons métalliques vissés à fond dans ces trous. Un mastic conducteur, tel qu’une pâte de graphite humectée par de l’eau, peut être utilisée pour améliorer la liaison électrique en tous les endroits où des surfaces en métal et en carbone sont en eontaet. De préférence, on se sert de boulons en cuivre pour fixer une plaque en cuivre ou en un alliage cuivreberyllium sur fia face supérieure plate de l’anode en carbone. Cette plaque peut faire partie intégrante d’une tige conductrice massive ou elle peut être vissée sur celle-ci, cette tige sortant hors de la cellule en étant convenablement- isolée. La plaque peut également être renforcée par une plaque d’appui, par exemple en acier. La tige peut alors être reliée, par une borne externe, à la source de courant.

Les dessins ei-annexés montrent, à titre d’exemple, un mode de réalisation préféré de l’invention.

La fig. 1 montre, en coupe verticale, une cellule électrolytique établie selon l’invention.

La fig. 2 montre, en élévation et vu suivant la coupe II-II fig. 1, les détails de la connexion entre les pièces conductrices métalliques et l’anode en carbone,

La fig. 3 montre un diagramme concernant l’écartement minimum entre chaque électrode et l’aplomb de la barrière, en fonction de la profondeur de l’électrode en dessous du niveau du bord inférieur de la barrière.

Sur la fig. 1 on a désigné par 10 une cuve à double paroi et qui forme le corps de la cellule. L’intérieur 11 de la cuve est rempli jusqu’au niveau 12 avec de l’électrolyte constitué par du PK et du PH. La chemise 13 est utilisée pour la circulation d’un fluide chauffant ou réfrigérant suivant les conditions de fonctionnement. La cuve comporte nn rebord supérieur 14 sur lequel repose un couvercle partiel 15 auquel les cathodes 16 sont suspendues. Celles-ci sont constituées en fer et comportent une série de passages 17, en forme de persiennes, inclinées vers le haut en s’écartant de l’anode 24. Le couvercle 15 peut être, isolé d’avee la cuve 10 mais ceci n’est pas nécessaire, la fig. 1 ne montrant aucun isolement. Les connexions électriques aux cathodes peuvent se faire par des bornes appropriées (non montrées), établies sur le couvercle 15.

Un- autre couvercle partiel 18 supporte les pièces 19 formant la barrière pour les gaz et dont la longueur 'est telle qu’elles plongent — 4 [968.142] légèrement dans la liqueur électrolytique. Pour l'exemple montré, l’ensemble des pièces 18 et 19 est en une matière conductrice, par exemple en fer, et il est donc isolé, par nne bague 20, d’avec le couvercle 15 portant les cathodes. Si cet ensemble est en une matière diélectrique, cet isolement n’est évidemment pas nécessaire.

Un organe de liaison électrique 21, aboutissant à l’anode 24, traverse un trou central du couvercle partiel 18 et quand ce dernier est en une matière conductrice, on établit nn isolement 22 entre cet organe 21 et le couvercle 18. L’organe 21 peut être supporté par des moyens appropriés, par exemple par la pièce 23, et il est fixé à l’anode 24 de la manière décrite ci-après. L’anode 24 est en carbone pour électrodes, comme décrit ci-dessus. L’organe 21 est relié à la source de courant par des moyens appropriés.

La barrière subdivise la chambre de vapeurs au-dessus de l’éleetrolyte en nn compartiment anodique 25 et un compartiment cathodique 26. Des orifices appropriés (non montrés) sont prévus pour la sortie du fluor gazeux, hors du compartiment 25 et pour celle de l’hydrogène gazeux hors du compartiment 26. Une soupape de décharge est généralement adjointe à la sortie de l’hydrogène pour empêcher que la cellule soit abîmée dans le cas d’une explosion due à une quantité de fluor ou d’air qui aurait pu parvenir dans le compartiment 26 de l’hydrogène. On a aussi recours, de préférence, à un conduit (non montré) pour introduire de l’acide fluorhydrique anhydre dans la masse de l’éleetrolyte afin que la cellule, puisse fonctionnel’ d’une manière continue. Bien que l’électrolyte soit constitué par du FK et FH, seul l’acide fluorhydrique est la seule matière qui est consommée an cours de l’électrolyse.

La fig. 2 montre, en élévation, comment l’organe de liaison métallique 21 est relié à l’anode. Cet organe est prolongé jusqu’à l’extérieur de la cellule et constitue la pièce principale par laquelle l’anode 24 est reliée à la source de courant et à cet effet elle est vissée dans une plaque métallique 27. De préférence, l’organe 21 et la plaque 27 sont tous deux en cuivre on en un alliage cuivre-berylIium de même que les boulons 28 par lesquels la plaque 27 est fixée sur l’anode 24. Les boulons 28 sont vissés directement dans des trous taraudés ménagés dans le corps de l’anode 24. Un mastic, par exemple une pâte de graphite mouillée à l’eau, peut être intercalé entre les surfaces où le métal et le carbone sont en contact, c’està-dire dans les trous taraudés recevant les boulons 28 et entre la plaque 27 et la face supérieure de l’anode 24.

Comme expliqué plus haut, l’écartement A entre l’anode et l’aplomb de la barrière et celui C entre cet aplomb et la cathode est une caractéristique importante de l’invention.

La fig. 3 montre que la valeur minimum de cet écartement varie avee la longueur suivant laquelle l’électrode s’étend en dessous du niveau du hord inférieur de là barrière, ces longueurs étant indiquées en ordonnées Y et en ponces, sur le diagramme de la fig. 3, alors que les écartements sont indiqués en abscisses X et en ponces. La courbe Al montre l’écartement minimum, en pouces, qn’il est possible d’adopter pour la distance A entre l’anode et la ligne d’aplomb on verticale, en fonction de la longueur de cette électrode en dessous du niveau susdit et la courbe A2 montre la valeur préférée pour un tel écartement.

La courbe Cl montre la courbe de l’écartement minimum C qu’il est possible d’adopter pour une cathode à persiennes 16 comme celle de la fig. 1 en fonction de la longueur de la cathode en dessous du niveau susdit. La courbe C2 montre la courbe de l’écartement minimum préféré pour eette même cathode. La courbe C3 montre l’écartement minimum C qu’il est possible d’adopter pour une cathode pleine dans les mêmes conditions alors que la courbe C4 est la courbe de l’écartement minimum préféré.

Comme visible sur la fig. 1, la cathode et l’anode comportent généralement des faces verticales orientées vers la barrière et chaque partie de l’anode se trouve à la même distance de la verticale, passant par la barrière adjacente, que celle exigée pour l’extrémité inférieure de l’anode. De même, tout point de la cathode se trouve à la même distance de la verticale d’aplomb de la barrière adjacente que celle exigée pour l’extrémité inférieure de la cathode. Il résulte des courbes de la fig. 3 que l’on pourrait utiliser des surfaces curvilignes ou inclinées pour l’anode et la cathode du moment qu’à toute profondeur donnée, la distance entre la face de la cathode ou de l’anode et la verticale d’aplomb de la barrière soit égale ou supérieure à la valeur minimum indiquée.

Les courbes de la fig. 3 représentent des valeurs limites et pour la construction pratique de la cellule, l’écartement effectif entre l’électrode et la verticale d’aplomb de la barrière, pour toute longueur donnée de l’électrode en dessous du niveau du hord inférieur de la barrière peut se trouver en un point quelconque de. la région qui se trouve à droite de la courbe intéressée, sur la fig. 3.

Les exemples ci-dessous font ressortir les particularités de la construction et du fonctionnement d’une cellule établie selon .l’invention, l’écartement entre l’anode on la cathode et la verticale d’aplomb étant maintenu au-dessus des minima indiqués sur la fig. 3.

Exemple 1. — Une cellule, construite comme expliqué ci-dessus, comporte une cuve à double paroi et de section transversale rectangulaire, cette cuve ayant une capacité d’environ 30 1. ' Les deux cathodes sont constituées par des tôles à persiennes et l’anode est constituée par une plaque en carbone de 50 X 150 X 300 mm. La barrière pour les gaz est constituée par des tôles verticales eh fer établies dans les intervalles séparant les deux cathodes de l’anode. La cuve 10 est remplie presque complètement avec un électrolyte 11 constitué par un mélange anhydre de FK et de FH dans une proportion de deux mois de HF pour une mol de FK. Cet électrolyte est fondu à une température de fonctionnement d’environ 90³ à 110°.

Les plaques 19 de la barrière plongent de 75 mm. dans l’électrolyte alors que l’anode en carbone et les cathodes en fer sont engagées plus profondément de 200 mm. dans l’électrolyte.

Pour cette cellule la distance horizontale entre la face de. l’anode la plus proche de la verticale, passant par le centre de la plaque voisine de la barrière, peut être aussi réduite que 25 mm. mais on préfère adopter un écartement d’environ 30 mm. La distance analogue entre la face interne de la cathode et la verticale susdite peut être aussi réduite que 32 mm. mais on préfère adopter au moins 36,5 mm. Pour une cathode pleine, la distance minimum possible est d’environ 41 mm. mais on préfère adopter au moins 47,5 mm.

Pendant le fonctionnement de la cellule des bulles de fluor montent le long de la surface de l’anode en carbone et semblent glisser vers le haut suivant des courants jusque dans l’espace qui se trouve au-dessus de l’électrolyte sans être projetées sur une grande distance dans celui-ci. Des bulles d’hydrogène, formées à la cathode, suivent une trajectoire qui les amène sur une faible distance dans l’électrolyte, après quoi elles montent-dans l’espace qui se trouve au-dessus de eelui-ei. L'électrolyte et quelques-unes des bulles d’hydrogène entraînées .montent à travers les persiennes inclinées et favorisent la circulation de l’électrolyte. De l’acide fluorhydrique anhydre est fourni constamment à la masse de l’électrolyte par un conduit, vertical qui débouche en dessous de la surface libre de celui-ci. Le fluor gazeux est continuellement évacué hors de la chambre à vapeur anodique et l’hydrogène gazeux est prélevé constamment hors de l’espace à vapeur cathodique. La cellule fonctionne avee une densité de courant anodique

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I d’environ 9 Amp ./dm² et avec une tension totale d’environ 8,5 à 9,5 volts. Surtout par l’absence de l’écran ou diaphragme il est possible d’adopter une valeur aussi réduite pour la tension du courant alimentant la cellule et on ne constate aucun effet d'éleetrolyse bipolaire qui pourrait donner lieu à des explosions par le mélange d’hydrogène et de fluor et à une corrosion élevée de la pièce sur laquelle l’effet bipolaire se produit. Par la barrière on obtient une séparation efficace entre les gaz hydrogène et fluor.

Exemple 2. — Une cellule analogue à celle de l’exemple 1 est utilisée mais elle comprend un réservoir ayant une capacité de 160 litres. On utilise deux plaques en carbone de 50 X 200 X 460 mm. pour l’anode et ces deux plaques ainsi que les cathodes à persiennes et en fer plongent jusque environ 350 mm. dans l’électrolyte en dessous du bord inférieur de la barrière qui pénètre elle-même d’environ 100 mm. dans l’électrolyte. Dans ce cas l’écartement A de la face de l’anode jusqn’à la verticale d’aplomb de la barrière peut être aussi réduit que 32 mm. et est de préférence d’environ 38 mm. L’écartement C de la face de la cathode à la verticale susdite peut être aussi réduit que 45 mm. et est de préférence an moins 50 mm. Pour des cathodes pleines ces écartements sont au minimum de 58 mm. mais on préfère adopter au moins 63,5 mm. La liqueur éleetrolytique et les conditions de fonctionnement de la cellule sont les mêmes que celles indiquées sur 1.

Exemple 3. — Une cellule analogue à celle montrée sur la fig. 1 comporte deux plaques de 50 mm. pour former l’anode en carbone et qui plongent de 535 mm. en dessous du bord inférieur de la barrière dans l’électrolyte. .Le? plaques cathodiques à persiennes et en fer pénètrent sur la même profondeur dans l’électrolyte. Dans ee eas on préfère adopter un écartement A de 45 mm. bien que l’on puisse donner à celui-ci une valeur de 38 mm. Pour l’écartement O on adotpe au moins 60 mm. mais on pourrait prévoir 50 mm. Pour des cathodes pleines l’écartement préféré C est de 75 mm. mais il pourrait être de 68 mm.

Exemple 4. — On adopte une cellule analogue à celle montrée sur le dessin et décrite à l’exemple 1 mais on introduit l’anode et la cathodejusque 760 mm. en dessous du bord inférieur de la barrière dans l’électrolyte. L’écartement A préféré est d’au moins 47,5 mm. mais on pourrait adopter 41 mm. L’écartement préféré C, pour des cathodes à persiennes, est d’au moins 67 mm., mais il pourrait être de 55,5 mm. L’écartement préféré C pour des cathodes pleines est d’au moins 82,5 mm. mais pourrait être réduit jusqu’à 75 mm.

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Exemple 5. — On adopte la même cellule mais l’anode et la cathode plongent jusque 915 mm. en dessous du bord inférieur de la barrière dans l’électrolyte. L'écartement préféré C est d’au moins 49 mm. mais 43 mm. pourraient être adoptés. L’écartement préféré C pour des cathodes à persiennes est d’au moins 68 mm. mais il pourrait être réduit jusque 58 mm. L’écartement préféré C pour des cathodes pleines est d’au moins 86 mm. mais pourrait être de 78 mm.

E est évident qu’au lieu de se baser sur les courbes montrées sur la fig. 3 en vue de définir les écartements minima à adopter, on pourrait obtenir des valeurs limites très approximatives en reliant les points analogues obtenus par les valeurs indiquées pour les cinq exemples ei-dessus et considérées par rapport à la profondeur d’immersion.

Les exemples donnés ci-dessous sont relatife à une construction de cellules pour laquelle on se sert d’anodes en carbone électrolytiques ayant une épaisseur d’au moins 25 à 38 mm., ees anodes étant soutenues comme montré sur la fig. 2. Ces exemples montreront les avantages obtenus par une telle construction.

Exemple 6. — Une cellule comporte une cuve à double paroi, de section transversale rectangulaire et dont la capacité est d’environ 32 litres. Cette cuve est fermée par un couvercle multiple comme celui montré sur la fig. 1. On se sert des faces internes de la cuve comme cathode. L’anode est constituée par une plaque en carbone CA fabriquée par la National Carbon Company et dont les dimensions sont de 50 X 150 X 300 mm. La barrière pour les gaz est constituée par des tôles en fer et verticales mais qui sont interposées entre l’anode et chacune des parois de la euve utilisées comme cathode.

La euve est pour ainsi dire remplie avec un électrolyte constitué par un mélange anhydre de KF et de HF avee une proportion de 2 mois HF pour 1 mol KF. Cet- électrolyte est à l’état fondu car la température de fonctionnement est d’environ 90° à 110°.

Les tôles verticales de la barrière pénètrent de 75 mm. dans l’éleetrolyte alors que l’anode en carbone et la cathode en fer plongent de 200 mm. plus profondément dans l’électrolyte.

L’anode est reliée à l’arrivée du courant de la manière montrée sur la fig. 2 et à l’aide d’une plaque en enivre de 50 X 50 mm. fixée à la face supérieure de l’anode. Cette plaque est reliée à celle-ci eu ménageant deux trous dans ladite face supérieure pour recevoir des boulons en cuivre de 12,5 X 50 mm., ces boulons traversent ladite plaque en étant vissés à fond dans lesdits trous. Un mastic graphite est intercalé entre toutes les surfaees de contact du métal et du carbone. La cellule telle que décrite fonctionne avee une densité moyenne pour le courant anodique de 9 Amp./dm² et une concentration moyenne de courant de 1,8 Amp./l. Cette cellule a pu fonctionner, d’une manière continue, pendant 2.000 heures sans que l’anode ait des défaillances.

Exemple 7. — On se sert d’une cellule analogue à celle de la fig. 1 dont l’anode est constituée par des plaques en carbone GA de 50 X 200 X 460 mm. Sur chacune de ees plaques on fixe, sur sa face supérieure, une plaque en cuivre de 50 X 200 mm. et à l’aide de quatre boulons eu cuivre de 12,5 X 75 mm. Cette plaque en cuivre est reliée, à son tour, à une tige en cuivre ayant nn diamètre de 12,5 mm. et qui sort de la cellule pour servir de borne d’alimentation de l’anode.

Cette cellule fonctionne avee une densité moyenne de courant anodique de 7,7 Amp./dm², une densité moyenne de courant cathodique de 7 Amp./dm² et une concentration moyenne de courant de 1,55 Amp./l. La température de l’électrolyte est au voisinage de 100° à 105°. L’éleetrolyte a la même composition que celui de l’exemple 1. Cette cellule a pu fonctionner, d’une manière continue, pendant 2.000 heures sans que l’anode ait des défaillances.

Exemple 8. — Une cellule analogue à celle montrée sur la fig. 1 comporte huit plaques en carbone GA de 50 X 250 X 600 mm., comme anodes. Sur la face supérieure de chacune de ces huit plaques on fixe une plaque en un alliage de cuivre de 50 X 250 mm. à l’aide de quatre boulons en cuivre de 12,5 X 100 mm. Cette plaque est, à son tour, reliée à uu conducteur métallique qui sort de la cellule pour former la borne d’alimentation de l’anode.

Cette cellule fonctionne avee une densité moyenne de courant anodique de 7 Amp./dm², une densité moyenne de courant cathodique de 5,2 Amp./dm² et une concentration moyenne de courant de 2,2 Amp./l. La température de l’éleetrolyte est voisine de 90 à 105° et sa composition est analogue à celle de l’exemple 1. Cette cellule a pu également fonctionner pendant 2.000 heures sans défaillance de la part de l’anode.

On préfère utiliser pour la densité du courant anodique une valeur d’environ 5,2 à

10,5 Amp./dm² et adopter une concentration de courant de 1,5 à 3 Amp./dm³.

Exemple 9. — Dans une cellule construite comme indiqué dans un article intitulé «Production et manipulation sur une petite échelle du fluor», publié dans la revue Industrial and

Engineering Chemistery, vol. 39, p. 262 à 266, on. se sert, d’nn électrolyte analogue à celui indiqué plus haut. La cellule comporte une plaque en carbone GA comme anode et la cathode est constituée par deux tôles en fer avee persiennes, les dimensions étant celles indiquées sur le dessin de eet article.

On fait fonctionner eette cellule avec nne densité moyenne de courant anodique de

7,5 Amp./dm², une densité moyenne de courant cathodique de 7 Amp./dm² et une concentration moyenne du courant de 1,55 Amp./l. La température de l’électrolyte est voisine de 100 à 105°. On obtient ainsi du fluor extrêmement pur et la cellule peut fonctionner pendant 2.000 heures sans que l’anode et antres parties de la cellule soient abîmées.