PILES A SELS SOLUBLES DIVEBS

Pile de M. Selmi La pile de M. Selmi, appelée pile à triple

eonlacl^ réalise, suivant son auteur, des avantages tellement étonnants que, n'ayant pas été à même de les vérifier, nous préférons nous maintenir sur la réserve, en laissant parler l'inventeur lui-même.

< La pile, dans son ensemble, dit M. Selmi, se compose : 1^ d'unveire ou vase récepteur ; 2"^ d'un élément positif, formé d'une lame de linc

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roulée en cylindre ; 8^ d'un élément négatif, formé d'une lame de cuivre reniée en hélice. Ce dernier est snspendn et porté par des fils de enivre, terminés à leur extrémité par des crochets qui les mettent en contact avec nn cercle métallique, auquel communique aussi métalliquement Télément positif, plongé par sa partie inférieure dans le liquide excitateur. Par cette disposition, Télément négatif communique à la fois avec l'élément positif, avec le liquide et avec l'air, ce qui explique pourquoi cette pile est appelée à triple contact. Deux fils de cuivre soudés, l'un au cuivre, l'autre au zinc, font fonction de rhéophores. Le premier est le pôle négatif, le second le pôle positif. La lame de zinc a 5 ou 6 centimètres de largeur, 6 ou 7 de hautetor. La lame de cuivre a 7 mètres environ de longueur, un centimètre et demi de hauteur ; les spires, au nombre de 30 ou 25, ne se touchent pas, elles sont, au contraire, séparées par un petit intervalle vide, dans lequel le liquide monte par absorption capillaire. Le vase en verre est d'un litre environ de capacité ; le liquide excitateur le plus avantageux est une solution concentrée de sulfate de potasse, formée avec dix parties (en poids) de sel, dissoutes dans cent parties d'eau. Si reflet qu'on veut obtenir n'exige qu'un courant de faible tenâon, comme dans le cas de la télégraphie électrique, on réduit la proportion de sel à 6 ou même à 3 pour 100.

c Lorsque l'élément est en activité, le liquide ou sulfate de potasse est décomposé ; Tacide se porte sur le zinc, qui d'abord s'oxyde, puis se transforme partie en sulfate ou sous*sulfate de zinc, partie en carbonate de zinc hydraté. Ces deux sels tombent au fond du vase sous forme de précipité amorphe ; la potasse devenue libre, se porte sur le cuivre. Si la solution est peu concentrée, le travail de la pile se continue pendant plusieurs semaines, à la seule condition d'ajouter de temps en temps un peu d'eau pour suppléer à celle qui s'évapore ; si la solution est concentrée, il faut agiter le liquide toutes les vingt^quatre heures^ afin que l'alcali libre qui entoure le cuivre fasse précipiter les sek de zinc, et que le liquide recouvre sensiblement sa conductibilité première.

< L'utilité ou mieux la nécessité du contact triple du cuivre avec le zinc, l'eau et l'air, est facilement mise en évidence par les faits suivants : l^' Si Fou fait plonger entièrement l'élément négatif, Tintensité du courant^ mesurée au galvanomètre, diminue dans une proportion énorme ; elle reprend sa valeur primitive lorsque le cuivre plonge en partie dans le liquide, en partie dans Tair ; 2^ tant que le cuivre ne plonge pas entië-

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rem^t dans le liquide, il ne se dégage pas même nne bulle d'hydrogène ; 3® si, lorsque le triple contact est établi, on recouvre le cuivre d'une cloche pleine de gaz oxygène, ce gaz est rapidement absorbé ; 4"* si Ton suspend la communication métallique entre le zinc et le cuivre, le liquide est presque complètement inactif, le zinc ne s'oxyde presque plus ; de sorte que quand la pile à triple contact ne fonctionne pas, il n'y a pas consommation de zinc, alors même qu'il n'est pas amalgamé.

c La force d'un élément delà nouvelle pile est à très-peu près la même que celle d'un élément Daniell de mêmes dimensions ; elle reste sensiblement constante pendant vingt-cinq ou trente jours seulement, si la solution de sulfate de potasse est concentrée ; mais si la solution est phis ou moins faible, l'action se continuera toujours la même pendant un temps beaucoup plus long.

c Les résidus de cette pile peuvent être facilement transformés en blanc de zinc, dont le prix, poids pour poids, est supérieur à celui du zinc consommé ; mais, eu admettant qu'on ne veuille pas tirer parti des résidus, la pile à triple contact consommera à peine le quarantième de ce que consomment les piles actuelles des télégraphes, dont la dépense annuelle est évaluée à 4 francs par élément. Elle a en outre le très-grand avantage d'un entretien plus facile ou d'exiger moins de soins et de maind'œuvre. >

Plie de ^Teare aa chlorure de cuivre et an cldorure de calcium. — Suivant M. Weare, cette pile aurait sur celle de Daniell l'avantage de fournir un courant plus constant et plus énergique, d'être plus maniable et moins encombrante. Enfin, elle aurait le privilège de permettre l'utilisation des produits résultant de l'action chimique opérée pendant son action.

En réalité, cette pile n'est qu'une pile à auges, dans laquelle les éléments zinc et cuivre sont enveloppés de papier buvard et renfermés séparément dans des espèces de sacs servant de diaphragmes poreux. Ces sacs sont constitués par de petites feuilles très-minces de bois de sapin, qui sont recouvertes en dedans et en dehors, par un papier assez épais et suffisamment poreux pour laisser filtrer les liquides. Toutefois, pour que cette filtration ne s'opère que sur les faces de cette espèce de sac, les côtés, la partie inférieure et les bords sont recouverts d'un enduit en glu-marine.

Ces sacs, munis de laine métallique, sont placés deux à deux ou trois à

trois dans chaque auge de la pile, qui est enduite tout entière de glu-marine,

et les lames cuivre et zinc sont réunies d*un élément à Tautre au moyen de pattes de cuivre. Les liquides excitateurs sont le chlorure de cuivre et le chlorure de calcium dissous à saturation dans de Peau ; le chlorure de cuivre est versé dans les sacs aux cuivres, le chlorure de calcium dans les sacs aux zincs. De cette combinaison^résulte la réaction suivante :

Sous rinfluence de la chloruration du zinc, le chlorure de cuivre se trouve décomposé ; le cuivre se porte sur la lame négative comme dans les piles de Daniell, et le chlore dégagé va réparer les pertes en chlore de la solution de chlorure de calcium. Il résulte, comme résidu, du chlorure de zinc, qui a son application dans Tindustrie.

Pour obtenir le chargement facile de ces éléments^ M. Weare dispose au-dessus de la pile, un petit réservoir composé de deux petits comparments qui, au moyen de tubes de verre capillaires, se trouvent mis en communication avec les différents sacs ; on verse dans un de ces compartiments la solution de chlorure de cuivre, et dans Tautre, la solution de chlorure de calcium, et conune ces liquides tombent goutte à goutte, d'une hauteur permanente, et se trouvent filtrés d'une manière incessante, à travers toutes les feuilles du papier buvard qui entrent dans la construction de ces sacs, les effets nuisibles de la polarisation des lames sont diminués et les liquides, après leur filtration, viennent se déverser dans un second réservoir placé au-dessous de la pile. Suivant Fauteur, ces liquides ainsi déversés peuvent servir plusieurs fois ; mais nous comprenons difficilement qu'il puisse en être ainsi ; car, ainsi mélangés et chargés de solutions différentes, ces liquides ne peuvent plus avoir les

mêmes propriétés que les solutions primitives. Nous croyons d'ailleurs que le prix relativement élevé des sels employés et les émanations malsaines qui résultent du travail de cette pile, seraient un grand obstacle à son ^>plication, dans le cas où elle présenterait les qualités que son auteur lui suppose.

Pile de M. Boulay au eiiilfttte de cuivre azotate de potaase eau salée et fleur de souflre. ~ Dans cette pile, le sulfate de cuivre de la pile de Daniell est mélangé, à volume égal, avec de Tazotate de potasse cristallisé, de manière à former une solution la plus concentrée possible. Le liquide excitateur est une solution de chlorure de sodium (sel marin), ^laquelle on ajoute un volume de fleur de soufre égal au volume du chlorure. D'après M. Boulay, la fleur de soufre n'entrerait pas en combinaison chimique, mais elle interviendrait comme obstacle à la réduction du cuivre sur le zinc et à la polarisation. Sous

l^influence da courant^ le sulfate serait décomposé comme dans la pile de Daniell, mais Tacide sulfurique transformerait le chlorure de sodium en oxyde de zinc et décomposerait le nitrate de potasse qui fournirait de Tacide nitrique à Tétat naissant.

Suivant l'auteur, la force électro-motrice de cette pile serait sensiblement égale à celle de la pile au sulfate de mercure, et sa résistance serait moins grande que le quart de celle deDaniell (250 mètres de fil télégraphique) ; sa constance serait très-grande et elle pourrait fonctionner 6 mois presque sans rien perdre.

Quoiqu'il en soit, l'introduction de la fleur de soufre dans la pile n'est pas une conception nouvelle, nous verrons dans la suite que M. Blanc- Filipo l'avait déjà employée, mais dans des conditions plus avantageuses ; car, au lieu de faire réagir cette substance sur Télectrode positive, en déterminant un effet assez incertain, ce dernier inventeur avait cherché à concentrer son action sur Télectrode négative, et il en résultait, ainsi que Ta constaté M. Matteucci, une réelle augmentation dans la force électro-motrice du couple. (Voir les Mondes^ tome 7, p. 652).

Dans les conditions de la pile de M. Boulay, la fleur de soufre a pour effet de diminuer la force électro-motrice de la pile à sulfate de cuivre, de dégager dt Tacide sulfhydrique et de provoquer des dépôts de cuivre à l'extérieur des vases poreux, qui peuvent mettre ceux-ci assez promptement hors de service ; il est vrai qu'en revanche^ il se produit fort peu de ces dépôts sur les zincs, ce qui est un véritable avantage.

D'après les expériences de M. Ed. Becquerel, la force électro-motrice de cette pile serait inférieure à celle de l'élément Daniell dans la proportion de 1 à 0,77.

PUe de .M. Caussinus à sels eombinés. — Le but de cette pile est la suppression des acides liquides employés souvent dans les piles ; elle se compose d'abord d'un vase de zinc, au fond duquel se trouve un disque de liège, et, en second lieu, d'un vase tout en cuivre rouge ou en plomb,qni est moitié plus petit que le premier, et qui est posé sur le disque de liège. On charge avec de l'eau et un mélange de sels, que l'on prépare de la manière suivante :

Dans un demi-litre d'eau, on met 100 grammes de sel marin et 200 grammes d'azotate de potasse, puis on chauffe et on fait réduire de moitié. On ajoute ensuite, peu à peu, 300 grammes d'acide sulfurique, et on chauffe encore, jusqu'à ce que le tout ne fasse plus qu'une espèce de

pàtc. Cette paie est ensuite exposée à Pair, dans des assiettes» pour laisser évaporer les liquides et cristalliser les sels, et c'est avec ces sels, appelés par Tinventeor wfa combinés, qu'on charge la pile, en ayant soin de remplir préalablement à moitié le plus grand vase (celui en zinc) de sel marin. Les sels combinés remplissent alors le second vase et la moitié du plus grand. La présence de ces sels suffit, selon M. Caussinus, pour produire un dégagement électrique assez intense. Pour régénérer la pile pendant sa marche on ajoute, quand besoin en est, une eau seconde faite avec moitié eau, moitié acide suUurique.

Piles-échelles de M. Gaug^aln au sulfkte de <sadmiiim. — Comme nous Tavons dit au commencement de ce chapitre, M. Gaugain a cherché à obtenir des piles d'intensités très- différentes, pour servir d'appoint multiplicateur à sa pile thermo-électrique étalon, et les piles auxquelles il a eu recours pour cela, sont les piles au sulfate de cadmium, avec électrode positive en fer ou en zinc.

La pile cadmium et zinc {cd — zn) se compose d'une lame de zinc, plongée dans une dissolution de sulfate de zinc et d'une lame de cadmium, plongée dans une dissolution de sulfate de cadmium ; les deux liquides sont séparés, comme dans la pile de Daniell, par une cloison poreuse. Cette pile est constante, dans l'acception ordinaire du mot, c'est-à-dire qu'ella ne se polarise que faiblement, lorsqu'elle est mise en activité, même dans le cas ou la résistance interposée est sensiblement nulle. Mais lorsqu'elle demeure inaotive, le diaphragme poreux ne s'oppose pas entièrement au mélange des liquides ; l'électrode zinc se recouvre de dépôts de cadmium, et la force électro-motrice du couple s'affaiblit assez rapidement. Pour atténuer cet inconvénient, M. Gaugain a donné au vase extérieur, Tqoi reçoit l'électrode zinc, un diamètre 4 ou 5 fois plus grand que celui du vase poreux, dans lequel est placée l'électrode de cadmium.

Comme le cadmium que l'on trouve dans le commerce n'est jamais chimiquement pur, il arrive souvent que les couples de ce genre n'ont pas tous exactement, même quand ils viennent d'être montés, la même force électro-motrice ; toutefois, la valeur moyenne de cette force peut être estimée à &i unités thermo-électriques, ou, en prenant les chififres en rapport avec la détermination par la méthode d'Ohm, à 5969.

La pile cadmium eiter {cd — fe) est disposée comme la précédente; l'électrode négative est toujours une lame de cadmium placée dans le vase poreux qui contient la dissolution de sulfate de cadmium. L'électrode

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positive est ua gros fil de fer placé dans le vase extérieur qui renferme une dissolution de sulfate de fer. Les actions chimiques qui se produisent dans cette pile sont plus complexes que celles qui ont lieu dans la pile de Daniell, mais la force électro-motrice reste sensiblement constante pendant un temps assez long, lorsque l'élément reste inactif, ce qui était le point essentiel pour l'application que M. Gaugain voulait faire de cette pile. Cette force électro-motrice peut être estimée à 12 unités thermoélectrique, ou représentée parle chiffre 381, quand le fer est plongé dans une dissolution pure de proto-sulfate de fer. Mais on peut l'augmenter plus ou moins eu ajoutant à la dissolution de sulfate de fer des quantités extrêmement minimes d'acide azotique, et les couples {cd — /e), dont M. Gaugain s'est servi, ont été gradués par ce moyen, de manière à ce que leur force électro-motrice différât peu de 20 unités. Outre que les couples qui présentent ce degré de force, sont d'un emploi plus commode que ne le seraient des couples plus faibles, M. Gaugain a reconnu qu'ils sont aussi plus constcmts ; ces couples, en effet, ont pu rester montés 7 ou 8 jours, sans que leur force électro-motrice s'abaissât de plus d'une unité. M. Ed. Becquerel a combiné dernièrement, dans le même but que M. Gaugain, une pile-échelle de très-faible puissance, ayant pour électrodes polaires, deux lames de zinc laminé, dont l'une seulement est amalgamée, et qui plongent dans une solution saturée à froid de sulfate de zinc pur. Cette dissolution est rendue la moins acide possible par une ébullition prolongée avec du carbonate de zinc. Afin que les lames ne se touchent pas, on les sépare dans chaque couple au moyen d'un diaphragme poreux en buiscuit de porcelaine, comme dans les piles à deux liquides, mais on fait en sorte que la même dissolution se trouve des deux côtés du diaphragme. On réunit les pôles opposés de chaque couple, par des fils de cuivre soudés aux lames de zinc, et ces fils plongent dans des tubes contenant du mercure ; de sorte qu'à l'aide de ces derniers, on peut aisément interposer dans un circuit, un nombre variable de couples, depuis l'unité jusqu'à la somme des éléments de la pile. M. Becquerel n'indique pas la force électro-motrice de ces éléments, mais il est facile de comprendre qu'elle doit être très-faible ; elle pourra donc, peut-être, être substituée avantageusement, comme unité, à celle des couples thermo-électriques dont s'est servi M. Gaugain dans ses expériences, sur la détermination des forces électro-motrices (1).

(1) Voir le mémoire de M. Ed. Becquerel dans les Mondes^ tome S2, p. lit.

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Du reste, une foule d'inventeurs ont essayé la jiile de Daniel avec différents sels et en ont été plus ou moins contents. Ainsi, M. ManuelliGiacomo prétend qu'en substituant le sulfate de linc au sulfate de cuivre dans cette pile, on obtient une grande économie sans diminuer la force de la pile ; la dépense se réduit à la simple consommation dn zinc, qui est encore'moindre que celle que l'on fait avec le sel de enivre. Ces avantages nous paraissent bien problématiques. D'un autre coté, M. Savary, capitaine en reiraite, croit pouvoir recommander, comme source féconde et économique d'électricité, une pUe de même genre an sulfure de fer et au chlorure de sodium.

Nous signalerons encore, pour t«rminer avec les piles à sels solubles, la nouvelle disposition que M. Trouvé vient de donner aui piles Callaud. Cette disposition, que nous représentons fig. 42 ci-contre, est d'une simplicité extrême et dans les conditions les plus économiques qu'on puisse trouver; l'électrode zinc est constituée par un lil de zinc PP', enroulé en hélice autour d'un tube de verre à travers lequel passe le fil de cuivre de l'électrode négative, qui est constiluée elle-même par l'enroulement en spirale plate d'une certaine longueur de ce fil. Un disque de liège R, R' arrête à hanteur convenable la spirale de zinc et empêche les communications métalliques entre les deux électrodes ; enfin les jonctions des divers éléments entre eui s'effectuent à l'aide de boudins, qui enserrent les extrémités des tiges de cuivre C C des électrodes négatives et qni terminent eux-raèmeslesfils de zinc. DesfourchettesàressortZ,Z' correspondantes BUT fils du circuit, permettent de prendre la polarité de ces diverses électrodes.