Sélection et Utilisation de Composites Carbone-carbone pour l'Electrolyse Fluor – SUCCEF

Le fluor F2, préparé par électrolyse du sel fondu KF,2HF est un élément important pour la production de l'hexafluorure d'uranium, UF6 utilisé dans le cycle du combustible nucléaire. Face à une concurrence internationale extrêmement forte et pour conforter sa position de leader européen, COMURHEX, doit développer une nouvelle génération d'électrolyseurs plus performante, plus fiable, dans une démarche de développement durable. - C'est l'objet de SUCCEF, projet de recherche industrielle devant déboucher sur la réalisation et la validation de prototype industriel équipé de nouveaux matériaux, des composites carbone-carbone développés par Snecma Propulsion Solide (SPS), tout en s'appuyant fortement sur les compétences de la recherche académique. Le travail proposé s'attachera à apporter des solutions pour pallier les trois faiblesses principales des électrolyseurs actuels de COMHUREX : - 1- Les amenées de courant en cuivre, très fortement dégradées en raison de l'agressivité extrême du milieu et de phénomènes d'érosion sont à l'origine de la diminution de l'efficacité de la cellule. Le cuivre sera donc protégé par des pièces en composite carbone-carbone, ce qui supprimera totalement les effets tribologiques : les performances électrochimiques et la durée de vie de l'électrolyseur seront accrues. - 2- A ce jour aucun matériau résistant à la corrosion ne permet de séparer physiquement les gaz anodique et cathodique tout en assurant les échanges ioniques. Aussi cela implique de maintenir une distance importante entre électrodes : il en résulte une forte chute ohmique d'environ 3V. Un séparateur en composite carbone-carbone sera installé, permettant de diminuer de manière importante la chute ohmique de la cellule et donc la tension totale. - 3- Le fluor se dégage à l'anode en carbone avec une surtension anodique considérable (près de 3V). La mise au point d'électrode mince présentant une surtension moindre et facilement recyclable sera également étudiée. - - Des essais prometteurs montrent la grande stabilité chimique dans ce milieu agressif, des composites carbone-carbone (C-C) de Snecma Propulsion Solide (SPS), matériaux utilisés depuis des années pour les applications aéronautiques, offrant un large panel de propriétés de par leur structure cristallographique ajustable, grâce aux procédés SPS. - - La réponse à ce triple objectif fera appel à un consortium coordonné par COMHUREX, constitué par SPS spécialiste des composites C/C, un spécialiste d'usinage (PIT) et d'équipes universitaires spécialisées : LI2C (électrolyse en sel fondu), LGC (génie chimique, mouillabilité), ICMCB (interactions F2/carbone) et IES (liaisons électriques par microacoustique). Grâce à ce projet COMURHEX souhaite réaliser un saut technologique permettant d'accroître le rendement, la durée de vie de l'électrolyseur fluor dans une démarche d'éco-efficience et affirmer sa position. SPS espère découvrir un nouveau débouché dans un milieu extrême. PIT verra s'offrir de nouveaux marchés liés à l'usinage des matériaux carbonés. - - ...