PILES ÉCONOMIQUES

Lorsqu'une réaction chimique, provoquée dans un but quelconque, offre pour résidu des substances susceptibles d'être utilisées, elle n'est plus une dépense et peut être appliquée avec avantages ; mais lorsque, pour créer un effet physique, on est obligé d'allier ensemble des corps dont la combinaison n'est susceptible d'aucun produit vendable, la production du travail est effectuée dans les plus mauvaises conditions possibles. Or, c'est précisément là le cas des piles à acides, dont le résidu est d'une part de l'acide azotique hydraté et de l'autre du sulfate de zinc, qui n'a aucune valeur. Transformer ces matières en produits ven-

dables, ou combiner la pile de manière à les fournir directement : telle est la question qui, depuis longtemps, occupe les chimistes et les physiciens, mais qui est encore loin d*ètre résolue. Néanmoins plusieurs essais ont été tentés, et nous allons les passer successivement en revue.

Système d* Archer eau â. électrode positive en cuivre.

— Le sulfate de zinc est un produit de nulle valeur, ou à peu près, comme nous Tavons déjà dit, mais il n^en est pas de même du sulfate de cuivre, qui, depuis la suspension des ateliers d'affinage, est devenu d'un prix exorbitant. Que faut-il changer à la pile de Bunsen, pour obtenir du sulfate de cuivre au lieu du sulfate de zinc? telle a été la question que s'est faite M. Archereau, et à laquelle il a répondu en remplaçant le zinc de sa pile par du cuivre. H a obtenu, en effet, de cette manière, de très-beaux cristaux de sulfate de cuivre. Mais la question économique était-elle pour cela résolue ?... Pour le savoir, il fallait calculer si le sulfate de cuivre ainsi obtenu pouvait compenser le prix du métal usé, ou si Faction physique par son importance pouvait balancer la différence. Or, Texpérience a prouvé qu'en somme, les avantages de ce système étaient loin de compenser la dépense qui était, à peu de chose près, la même que celle des piles ordinaires. En effet, dans ces sortes de piles la grosse dépense, qui est l'acide nitrique, reste toujours la même, et l'on n'obtient, volume pour volume, que le quart de l'électricité produite par les piles à zinc.

Système de HIIII. lieuchtemberg^, Gluckeman, Payerne^ Prascara, etc. 9 a électrode positive enfer. — Dans le système adopté par ces Messieurs, le zinc de la pile de Bunsen ou de Wollaston est remplacé par le fer, tantôt en copeaux, tantôt en limaille, tantôt constituant le vase extérieur lui-même. On obtient alors pour résidu du sulfate de fer ou de la couperose verte du commerce. M. Beckensteiner, inventeur d'un système analogue, mais plus compliqué dans ses détails de disposition, prétend même que la réaction de l'acide azotique sur le sulfate de fer, ainsi déposé comme résidu, forme un sulfate rouillé de fer qui est recherché comme mordant pour les teintures, et que l'on prépare ordinairement directement en versant de l'acide azotique sur le sulfate de fer. Reste à savoir si les avantages résultant de ce résidu sont susceptibles d'être contrebalancés par l'action moins énergi* que que l'on obtient, et qui est due au peu d'énergie de l'oxydation*

Système de M. Watson. — M. le docteur Watson croit ètte

parvenu à produire pour rien, ou à trës-bas prix, la lumière électrique, en faisant servir le courant de la pile qui illumine les charbons, à préparer des matières colorantes dont la vente couvre, dit-il, les dépenses d'entretien de la pile. « Si nous en croyons le Scientific America/n Journaly dit le Cosmos, la matière précipitée par la pile de M. Watson serait du cbromate de plomb au lieu de sulfate de zinc sans valeur, obtenu jusqu'ici. Cela supposerait que dans la nouvelle pile on a substitué des lames de plomb aux lames de zinc et le bichromate de potasse à l'acide sulfurique. Nous n'osons pas croire à cette économie merveilleuse, et nous avions chargé un ami de nous procurer une pile du nouveau modèle. Il n'a pas été plus heureux que M. Fisher ; il a bien vu, apposée sur les murs de Londres, en grosses capitales, une affiche avec ces mots : Eletric power and color Company ; mais il n*a pu rencontrer nulle part, pas même à Wandsworth, où on les disait établis, ni les directeurs de la compagnie ni même M. Watson. »

Un système du môme genre a été proposé, en 1866, par M. Torreggiani, seulement, au lieu de bichromate de potasse, il emploie un carbonate alcalin, du carbonate de soude, par exemple, qui donne comme résidu du carbonate de plomb ou cérusc.

Système de HI.llIartins-RobeFts, à électrodes positives en étain et & acide nitrique étendu — La pile de M. Martins- Roberts d'après le Cosmos se compose de cinquante plaques d' étain de six pouces de hauteur sur quatre pouces de largeur, placées chacune entre deux plaques de platine de mêmes dimensions. Les plaques d'étain, avec leur enveloppe en platine plongent dans des auges en porcelaine de deux pieds de profondeur, remplies d'acide nitrique étendu d'eau. La profondeur de ces auges peut paraître effrayante, mais elles ont été établies ainsi pour recueillir un produit résidu qui, selon l'inventeur, doit couvrir à lui seul les frais de production de l'électricité. Sous Finfluence, en effet, du courant, l'étain donne naissance à un oxyde d*étain hydraté qui tombe à mesure au fond des auges et se combine avec de la soude, en donnant naissance à un stannate de soude, sel employé en grande quantité, comme mordant, dans la teinture des toiles et cotons.

L'intensité de cette pile de cinquante éléments était très-considérable ; on s'en est servi pour produire la lumière électrique, et elle a donné de très-brillants effets. Essayée pour la décomposition de l'eau, elle a donné oeuf pouces cubes par minute du mélange d'oxygène et d'hvdrogène j

son action est sensiblement constante pendant cinq ou six heures, et on peut la comparer, sous ce rapport, comme sous celui de Tintensité, à une pile de Grove, dont les éléments seraient en même nombre et de même grandeur.

Système de MIII. de I^a Valette et Delaurier^ il solution de ohlomre de zinc — Dans la pile imaginée par MM. de La Valette et Delaurier, la disposition des éléments polaires est analogue à celle des piles à hélices ou de WoUaston. Seulement, au lieu d'eau acidulée pour liquide excitateur, on emploie une dissolution de chlorure de zinc qui résulte elle-*même d'une action chimique utilisée électriquement. Le chlorure de zinc peut résulter en effet de la réaction de Teau acidulée avec de Tacide chlorhydrique sur le zinc d'une pile dans laquelle ce liquide serait substitué à l'eau acidulée avec de Tacide sulfuriqne. Or, ce chlorure de zinc entrant comme liquide excitateur dans une pile composée d'un couple zinc et cuivre disposé en hélice, forme un oxycblorure de zinc susceptible d'être employé dans les arts comme du blanc de zinc.

Le dégagement électrique de cette pile peut être considérablement

activé par réchauffement du liquide.

Pile de M. J. Balsamo & électrode positive en plomb, aeide oxalique et solution d'azotate de potasse. — Ceite

pile, qui peut être classée au nombre des piles économiques, se compose d'un cylindre de plomb immergé dans de l'acide oxalique, et d'un vase poreux qui occupe le centre du cylindre de plomb, lequel vase poreux contient de l'azotate de potasse dissous dans de l'acide azotique du commerce.

Les meilleures proportions sont : 10 grammes d'acide oxalique cristallisé, dissous dans 126 grammes d'eau, 10 grammes de nitre pur dans 30 grammes d'acide azotique du commerce. Sous l'influence du courant, de Toxalate de plomb commence aussitôt à se déposer à l'état amorphe, sur la surface de plomb, et, s'accumulant de plus en plus, tombe au fond du vase; en même temps l'acide azotique, passant du vase poreux dans le liquide en contact avec le cylindre de plomb, décompose Toxalate de plomb et l'acide oxalique devient libre. Le sel plombifëre, qui se dépose au fond du récipient, est un composé complexe de carbonate, d'hydrate et d'oxalate de plomb, dans un étftt d'union moléculaire intime, formant un blauc de plomb qui ne le cède en rien à la céruse ordinaire. Mais il a l'inconconvénient d'être acide ; il oxyderait l'huile avec laquelle on voudrait le détremper et prendrait une teinte noiràti'e. Pour lui enleyer son acidité.

on jette Ie3 produits de la pile dans ane eau de chaax saturée (hydrate de chaux), qui doit être renouvelée trois ou quatre fois par mois; il gagne d'autant plus en homogénéité, en blancheur et en opacité, qu'il a séjourné plus longtemps dans Thydrate de chaux.

L'emploi de l'essence de térébenthine, ajoute beaucoup aux qualités de la nouvelle pile, surtout à son intensité. Le plomb, baignant par sa partie inférieure dans un centimètre du liquide oxalique, ou d'une solution de chlorate de potasse, et par tout le reste de sa surface dans de Tessei^ce de térébenthine, ne recevant Taction de Vacide azotique que vers la base du vase poreux, a dégagé pendant vingt-deux jours, au dire de rinventeur, un courant intense et peu variable.

< L'essence de térébenthine, dit M. Balsamo, peut rendre de très-grands services dans les piles à métaux très-oxydables, comme le zinc. Une électrode de ce métal baignant dans de Tessencede térébenthine superposée à une couche mince d'acide oxalique étendu, et mis en rapport avec un charbon plongé dans de Facide azotique, recouvert aussi d'un peu d'es^ scnce, produit un courant d'une grande constance et d'une longue durée. Les piles de Bunsen elles-mêmes, gagneraient beaucoup si l'on prenait l'habitude de verser sur la surface de l'acide azotique, une quantités d'essence de térébenthine suffisante pour le couvrir ; les émanations nitreuses seraient alors presque complètement nulles. Pour suspendre l'action voltaïque d'une pile, disposée comme on vient de le dire, il suffirait de soulever les métaux oxydables du fond du récipient où se trouve le liquide actif, et de les maintenir dans la zone de la térébenthine. >

M. Balsamo a constaté, enfin, que dans le fonctionnement de la pile à essence, l'action électrique donnait naissance à des essences isomères, de l'essence de térébenthine, essence de girofle, camphre de Bornéo, etc., et de beaucoup d'autres corps, dont il voudrait que la formation fut étudiée par un savant aussi exercé que M. Berthelot à la synthèse chimique (1).

M. Balsamo a encore combiné une pile dans laquelle les deux éléments polaires sont formés de lames de fer. L'une d'elles plonge dans une dissolution de chlorure de calcium, l'autre dans de l'acide sulfurique étendu, les liquides étant séparés par une cloison poreuse.

(1) Voir les Mondes^ tome 15, p. 174.

Autres syatèines Il existe encore une infinité d'autres systèmes du genre de ceux que nous venons de passer en revue, mais sur lesquels nous n'insisterons pas, parce que leur disposition n'a rien de particulier. C'est ainsi que M. Selmi produit du blanc de zinc avec les résidus de sa pile k triple contact, dont nous avons parlé page 255. Il suffit, pour cela, de les recueillir sur un filtre, de les laver, de les sécher et de les traiter par l'eau bouillante, additionnée d'une petite quantité' de lait de chaux (1). C'est encore ainsi que M. de Douhet a cherché à utiliser le sulfate de zinc produit par les piles à acide sulfurique, ea le traitant par du sulfure de barium. Il se forme alors du sulfure de zinc et des sulfates de baryte insolubles, d'une telle blancheur, l'un et l'autre, qu'ils peuvent être utilisés comme couleur pour la peinture à l'huile (2). Enfin, c'est ainsi que M. Mag]*ini, en substituant l'acide chlorhydrique à l'acide sulfurique (une partie d'acide chlorhydrique pour dix particg d'eau) dans la pile de Bunsen, est arrivé à produire de l'oxy-chlorure de zinc, sous la forme d'une pâte très-fine qui s'attache aux parois des vases poreux, et dont on peut tirer un parti excellent pour la peinture, surtout avec les nouveaux procédés de M. Sorel. L'auteur croit que l'énergie de la pile de Bunsen ne serait pas diminuée par cette substitution, et que la constance resterait la même, mais nous avons vu, p. 2S1, qu'il est loin d'en être ainsi.

Dans les piles que nous venons d'étudier précédemment, les résidus 5e trouvent être des produits utiles, ou tout au moins susceptibles d'être transformés en produits vendables. Dans d'autres systèmes que nous allons maintenant passer en revue, ces résidus permettent une révivification facile et prompte, des substances premières qui ont servi à les produire.

Système de M. Doat à, iode et mercure. — > Dans la première pile de M. Doat, les substances premières étaient l'iode et le mercure, et voici quel rôle elles remplissaient.

(1) Un kilogramme de zinc consommé au sein de la pile, donne en moyenne, suivant M. Selmi, 1,800 grammes de blanc de zinc, dont la valeur intrinsèque et commerciale diffère peu de ceUe d'un poids égal de ce métal. En admettant que le zinc coûte 1 franc, et le blanc de zin",90 centimes le kilogramme, les 1,300 grammes de blanc de zinc obtenus, viudronl 1 fr. 17 centimes. Ce serait donc un gain de 17 centimes qu'il faudrait retrancher de la mise de fonds première et du coût de la main-d'œuvre, pour avoir le prix de revient de la force obtenue.

(2) Depuis 4853 jusqu'en 4856, on a fabriqué, par les soins de M. de Douhet, et livré au comnerco 130,000 kilogrammes de ce produit, sous le Qom de &/4/ie inë^oUt^^.

Le mercure était déposé en couche mince, au fond d'une cuvette car« rée de gutta-percha EFGD, fig. 57. (Cette figure représente un élément de cette pile, vu en coupe.) Au-dessus de cette couche de mercure était versée une dissolution d'iodure de potassium, et sur ce liquide flottait une seconde cuvette dont les cotés étaient en gutta-percha, mais dont le fond était en porcelaine poreuse. Enfin, dans cette seconde cuvette se trouvait appliquée une grille conductrice Â, faite en charbon de cornue, et sur laquelle étaient déposés quelques cristaux d'iode. Cette grille pion* geait elle-même dans une légère couche d'iodure de potassium, et constituait le pôle positif de Télément. Le mercure constituait le pôle négatif.

Dans cette pile, la cause initiale du dégagement électrique, au lieu Fig. 67. d'être une oxydation comme dans les

<> piles Bunsen, est Tioduraticin du mer-

^^I:^ ~^^ \^^j2 if- 3 ^^^' L'iodure de potassium, en effet, '"'' '"'• '^' '"' '■'^'^^"<^ étant en contact avec ce liquide métallique, se décompose pour former, d'un côté du proto-iodure de mercure, qui ne tarde pas à passer à Tétat de periodure de mercure, en révivifiant par ce seul fait une partie du mercure qui le constitue, et de Tautre une combinaison nouvelle du potassium devenu libre avec l'iode placé en provision sur la grille de charbon. Cette dernière combinaison, qui réalise l'effet dépolarisateur diî à l'absorption de l'hydrogène dans les piles de Bunsen, et qui rend dans la nouvelle pile le dégagement électrique plus constant et plus énergique, reconstitue de Tiodure de potassium, de telle sorte que la solution excitatrice se trouve entretenue au même degré de saturation jusqu'à l'entière absorption de l'iode. Si l'on considère maintenant que le periodure de mercure, qui se forme comme résidu et qui sature plus ou moins la solution d'iodure de potassium, provoque l'action excitatrice de cette solution, au lieu de la diminuer, comme le fait le sulfate de zinc dans les piles Bunsen, on comprendra facilement que cette pile doit être d'une constance remarquable.

Quand l'iode qui est sur la grille de charbon est entièrement épuisé, la solution d'iodure de potassium n'étant plus entretenue, se sature complètement de perioduTJ de mercure, et alors la pile s'afiaiblit considérablement.

Pour révivifier les éléments excitateurs, M. Doat commence par chauffer, sous un large récipient de verre et dans une capsule de platine, la dissolution qu'il a retirée de la pile (au moyen d'un syphon)« A une tem-

pératnre qui n'est pas trës-éleyée le periodure de mercure se volatilise et vient se condenser sur les parois du récipient, laissant dans la capsule riodure de potassium qui se trouve ainsi révivifié. En prenant ensuite ce periodure de mercure qui a été condensé, et le mêlant à de la baryte caustique, de manière que celle-ci soit en excës^ il se forme un oxyde de mercure et un iodure de bartum qu'il devient facile de séparer par un nouveau chauffage. Le mercure, en effet, se volatilise et vient se condenser en gouttelettes très-fines sur les parois du récipient. Pour le recueillir, ce récipient est emboîté dans une large rigole circulaire, pratiquée sur une plaque de fer. Alors, les gouttelettes de mercure, en glissant le long des parois du récipient, viennent se réunir dans la rigole et forment bientôt une masse plus ou moins compacte de mercure liquide. Apres cette seconde opération de chauffage, il reste dans la capsule de riodure de barium, dont on extrait Tiode en ajoutant de Teau mêlée à quelques cristaux d'iode et en faisant chauffer de nouveau. L'iode se cristallise sur les parois du récipient, et par une évaporation à siccité, on finit par avoir pour résidu définitif de la baryte caustique qui sert pour une nouvelle révivification.

Au premier abord, quand on considère le prix élevé de l'iode et du mercure, les dimensions considérables qu'on est obligé de donner à chaque élément pour qu'il présente à l'action chimique, une surface métallique suffisamment grande, le soin qu'il faut apporter à l'installation de ces différents éléments pour que leur horizontalité soit parfaite, on pourrait croire que cette pile n'est guère susceptible d'une application pratique. Mais, si à ces inconvénients on oppose les avantages qu'elle présente, la production d'un courant énergique, rigoureusement constant, pendant plusieurs jours consécutifs, la possibilité de révivifier au prix courant d'une très-minime quantité de charbon les matières excitantes, on finira par comprendre que, dans les applications en grand de l'électricité où la dépense première des appareils n'est qoe très-peu de chose auprès des dépenses d'entretien, ces piles pourraient être d'une très-grande ressource. Ces applications en grand, sauf celles qui se rapportent à l'argenture, à la dorure et à l'électrotypie, n'existent pas encore, il est vrai, mais elles pourront être créées un jour, et c'est alors qu'il sera important d'employer des piles dont les éléments puissent se révivifier. Quant à l'installation des piles dont nous parlons, elle deviendrait dans ce cas facile, car on pourrait en disposer les diffé-

rents éléments sardes étagères superposées, dont les planches pourraient être inclinées plus ou moins^ à Taide d'une tige munie d^une vis à écrou, jusqu^à ce que leur horizontalité fût complète.

Nous devons dire toutefois que la force électro-motrice qui se trouve développée dans ces piles étant moitié de celle des piles Bunsen, Télec* tricité qu'elles fournissent a peu de tension, mais en revanche elle s'y trouve développée en quantité considérable. Il y aurait donc des applications spéciales, et la galvanoplastie serait de ce nombre, où ces piles devraient être principalement choisies. M. Doat calcule que la force d'un élément de sa pile est un tiers plus faible que celle d'un élément pareil de Bunsen de même surface.

Depuis la présentation de sa pile à Tlnstitut, M. Doat Ta notablement améliorée tant au point de vue de la force qu'au point de vue économique. Laissons en effet parler l'auteur.

< A répoque où M. Becquerel me fit Thonneur de présenter lui-même à FÀcadémie ma pile galvanique ayant le mercure et Tiode pour éléments actifs et la révivification de ces éléments pour principe, il m'était déjà démontré que, dans plusieurs circonstances, pouvait se faire sentir le besoin d'une action plus riche en force électro-motrice; aussi, immédiatement après la communication de mon travail, je portai toute mon attention sur les compositions de Tiode avec les métaux les plus électro-positifs amalgamés avec le mercure, et j'obtins des dispositions de pile dont l'énergie et la constance ne pouvaient être égalées par aucune des piles déjà existantes. Seulement, pendant longtemps, la révivification des iodures des métaux de première classe, et notamment de l'iodnre de zinc, me présenta de telles complications, que plusieurs fois je fus sur le point de renoncer à mes recherches, regardant comme insurmontables les difficmltés qui s'accumulaient devant moi. Ainsi l'iodure de zinc, qui est indiqué dans les meilleurs traités de chimie comme perdant l'iode lorsqu'on le chauffe en présence de l'oxygène de l'air, devient volatil juste à la température où l'oxygène le décompose ; il se forme alors une atmosphère d'iodure de zinc qui écarte l'oxygène de la masse chauffée, et ce n'est qu'après des opérations bien souvent répétées qu'on élimine une quantité notable d'iode.

c Heureusement, dans le cours de mes travaux, j'ai trouvé un agent de décomposition des plus énergiques, relativement à la plupart des iodures, c'est le carbonaie basique de bioxyde de cuivre. Tandis que les

sels solables de bioxjde de cuivre, en réagissant sur les iodnres alcalins, ne précipitent que la moitié de Tiode, j'ai trouvé que les sels basiques, principalement le carbonate, n'exercent qu'une action à peine sensible sur ces iodures alcalins, et qu*au contraire ils agissent avec la plus grande rapidité sur les iodures alcalinoterreux des classes plus élevées, notam* ment sur Fiodure de zinc; ils éliminent alors la totalité de Fiode en passant à rétat de selprotoxyde et en oxydant le métal combiné avec Tiode.

c C'est d'après ce principe que je produis la révivification des éléments de ma pile galvanique formée avec l'amalgame de zinc, l'iodure de potassium et l'iode.

c Les vases ont absolument la même forme que celui qui fut mis sous les yeux de l'Académie lors de la présentation de ma pile à mercure pur. Seulement, sur le pôle plat en charbon, on dispose un filtre trës-évasé en terre poreuse, renfermant du carbonate de bîoxyde de cuivre hydraté. Lorsque la pile a fonctionné, on soutire le liquide contenu dans les auges et on le rejette sur les filtres. Ce liquide, qui n'est alors formé que d'un iodure double de zinc et de potassium, est décomposé par le sel de cuivre. L'iodure alcalin reste pur, et l'iodure de zinc est changé en oxyde de ce métal, tandis que l'iode, mis à nu, se dissout dans l'iodure alcalin, passe avec lui à travers le filtre et va tomber sur le pôle en charbon, où il empêche de nouveau la polarisation. A la température ordinaire, l'action du sel de cuivre et très-prompte, mais, vers 60^ centigrades, elle est instantanée.

«Ainsi la révivification de l'iode n'exige d'autre dépense et d'autre soin que de soutirer et de jeter le liquide saturé des auges sur un filtre chargé de carbonate hydraté de cuivre.

c Pour opérer la révivification du zinc, on prend les produits restés à l'état insoluble sur le filtre et composant un mélange de carbonate de pro* toxyde de cuivre et d'oxyde de zinc, et, après les avoir broyés avec du charbon en poudre, on les met dans un creuset ordinaire qu'on place dans un fourneau dont le tirage soit bon ; on chauffe, et dans un temps fort court la réduction est opérée. Primitivement, je poussais la chaleur au rouge blanc pour recevoir le zinc par distillation, tandis que le cuivre restait pur dans le creuset et pouvait être livré au commerce ; mais l'ex* périence m'a démontré qu'il est bien plus simple de ne pousser la chaleur qu'au rouge ; c'est alors du laiton que l'on obtient, mais ce laiton, livré au commerce au prix des vieilles mitrailles de laiton, couvre parfaitement

les dépenses de la pile, lesquelles ne consistent que dans Tachât du zinc métallique, du sulfate de cuivre et du carbonate de soude, ces deux derniers sels, en dissolution, servant à produire le carbonate hydraté de cuivre. Ces divers produits se trouvent partout, et la mitraille de laiton a son écoulement dans les pluspetits centres de population.

« Dans la pratique, je me suis bien trouvé d'opérer la révivification de Tiode toutes les vingts-quatre heures, cette opération n'exigeant que la peine de verser un liquide dans un vase à filtration. Quant aux produits métalliques, je les place de côté pour en opérer la révivification tous les mois seulement, car en opérant sur des quantités un peu considérables de matière^ on peut produire une trës-belle fonte de laiton et augmenter ainsi sa valeur commerciale. »