Coproduction électrochimique d'hydrogène, d'oxygène, d'hydroxyde de sodium et d'acide chlorhydrique à partir de saumures via électrosynthèse directe avec suppression du chlore

La production d'hydrogène suscite un intérêt croissant en tant que vecteur énergétique à faible émission de carbone. Bien que les technologies de production de H2 par reformage du méthane à la vapeur et électrolyse de l'eau soient bien développées, l'électrolyse de saumure attire de plus en plus l'attention en raison de la faisabilité de produire plusieurs coproduits de valeur élevée, notamment des acides, des bases et de l'O2. Cependant, la méthode conventionnelle de production simultanée d'acide et de base utilisant l'électrodialyse à membrane bipolaire (BMED) consomme une quantité d'énergie significative et présente une configuration de processus complexe. De plus, il est important de supprimer l'évolution de gaz Cl2 et de produire HCl à la place lors de l'électrolyse de saumure. Cette étude examine la performance et la viabilité économique de trois systèmes d'électrolyse de saumure différents : l'électrosynthèse directe (DE) sans membrane bipolaire, le système de membrane échangeuse d'anions (AEM) et le système de membrane échangeuse de cations (CEM), en utilisant une nouvelle électrode en titane recouverte de manganèse-molybdène (MnMo/Ti) qui supprime l'évolution de gas Cl2. Les résultats montrent que le système d'électrode DE-MnMo/Ti a produit 0,005 mol de H2, 0,0041 mol de O2, 0,37 M de NaOH et 0,2 M de HCl (∼98 % de pureté). Par rapport à l'électrolyse d'eau pure, l'électrolyse de saumure offre un potentiel économique plus élevé grâce à la production de produits à valeur ajoutée, tels que O2, NaOH et HCl. Les revenus générés par an en utilisant l'approche proposée sont 4 fois supérieurs à ceux de l'électrolyse alcaline utilisant de l'eau pure, même si les rendements en H2 sont inférieurs à ceux de l'électrolyse de l'eau. En débloquant la faisabilité de l'utilisation de saumures de faible valeur pour l'électrolyse de saumure, les besoins énergétiques associés à la production d'eau douce via des processus de désalinisation énergivores sont contournés. Par conséquent, cette étude met en lumière le potentiel de l'électrolyse de saumure avec le système d'électrode DE-MnMo/Ti comme une voie économiquement viable et écologiquement durable pour la production de H2, NaOH, HCl et O2.