PILES A SELS SOLUBLES DIVERS

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

cofiloo/, 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. Sehni, se compose : 1® d'un verre ou vase récepteur ; ^ d'un élément positif, formé d'une lame de linc

%6 nSCHNOLOGIE ÉLECTRIQUE,

roulée en cylindre ; 3^ d'nn élément négatif, formé d'une lame de ooiTre ronlée en hélice. Ce dernier est suspendu et porté par des fils de colTre, terminés à leur extrémité par des crochets qui les mettent eu contact avec un cercle métallique, auquel communique aussi métalliquement l'élément 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 ayec l'air, ce qui explique pourquoi cette pile est appelée à triple contact. Deux fils de cuivre soudés, l'un au enivre, 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 hauteur. La lame de cuivre a 7 mètres environ de longueur, un centimètre et demi de hauteur ; les spires, au nombre de 30 ou 35, 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'een. Si Teffet qu'on veut obtenir n'exige qu'un courant de faible tension, coaune dans le cas de la télégraphie électrique, on réduit la proportion de sel i 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 gui s'évapore ; si la solution est concentrée, il faut agiter le liquide toutes les vingt-quatre heures^ afin que Talcali libre qui entoure le cuivre fasse précipiter les sels 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 : 1^ Si l'on fait plonger entièrement l'élément négatif, l'intensité 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 ; 3^ tant que le cuivre ne plonge pas entiè-

rement dans le liqmde, il ne se dégage pas même une bidle 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 l'on suspend la communication métallique entre le zinc et le enivre, 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 nouveUe 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 plus ou moins ftdble, 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 qua/r<»ntième de ce que consomment les piles actuelles des télégraphes, dont la dépense annuelle est évaluée à i 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 Weare au ehlorare de eai^pe et au ehlorore de ealcliun. — 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 suffisammentporeux pour laisser filtrer les liquides. Toutefois, pour que cette filtration ne s'opère que sur les faces de cette espèce de sac, les côtes, la partie injférieure et les bords soutrecouverts 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 véunies d'un élément à l'autre an moyen de pattes de cuivre. Les liquides excitateurs sonl le chlorure de cuivre et le chlorure de calcium dissous à saturation dans de Teau ; 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 ehlorure de zinc, qui a son application dans Tiiidustrie.

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 Fautrc, la solution de chlorure de calcium, et comme 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 Tanteur, 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 application, dans le cas où elle présenterait les qualités que son auteur lui suppose.

Pile de M. Boulay au sulfkte de enivre azotate de potasse eau salée et fleur de soufi^. — Dans cette pile, le sulfate de cuivre de la pile de Daniell est mélangé, à volume égal, avec de l'azotate 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

rinflnence du 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 l'état 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 de Daniell (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, an 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 rélectrode négative, et il en résultait, ainsi que Fa 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 de 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. Canssinas ik sels combinés, — 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,qui est moitié plus petit que le premier, et qui est posé sur le disque de liège. On charge av^c de l'eau et un mélange de sels, que Ton 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, 200 grammes d'acide sulfurique, et on chauffe encore, jusqu'à ce que le tout ne fasse plus qu'une espèce de

pâte. Cette pâte est ensuite exposée à Tair, dans des assiettes, pour laisser évaporer les liquides et cristallîser les sels, et c'est avec ces sds, appelés par Tinventeur sels combines, qu'on charge la pile, en ayant soin de remplir préalablement à moitié le plus grand vase (celui en rinc) 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. Peur régénérer la pile pendant sa marche on ajoute, quand besoin en est, une eau seconde faite avec moitié eau, moitié acide sulfurique.

Piles-éclielles de M. Gaiif^aln au snltete de cadmiiim. — Comme nous Vavons 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 DanieU, par une cloison poreuse. Cette pile est constante, dans Tacception ordinaire du mot, c'est-à-dire qu'elle 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 inactive, 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, |qui 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 jaxpais 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 62 unités thermo-électriques, ou, en prenant les chiffires en rapport avec la détermination parla méthode d'Ohm, à 1969.

La pile cadmium etfer (ccf — 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

positive est un 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 Tapplication que M. Gaijgain voulait faire de cette pile. Cette force électro-motrice peut être estimée à 15 unités thermoélectrique, ou représentée par le chiffire 381, quand le fer est plongé dans une dissolution pure de proto-sulfate de fer. Mais on peut Taugmenter 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 50 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 Tune 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 )2, p. iil.

(^Qci TECHNOLOGIE ÉLECTRIQUE.

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

fer et au chlorure de sodium.

Nous signalerons encore, pour

terminer avec les piles à sels solubles, la nouvelle disposition que M. Trouvé vient de donner aux piles Callaud. Cette disposition, que nous représentons fig. 42 d-contre, est d'une simplicité extrême et dans les conditions les plus économiques qu'on puisse trouver; l'électrode zinc est constituée par un fil de zinc PP', enroulé en hélice autour d'un tube de verre à travers lequel passe le fil de cuivre deTélectrode négative, qui est constituée elle-même par l'enroulement en spirale plate d'une certaine longueur de ce fil. Un disque de liège R, R' arrête à hauteur convenable la spirale de zinc et empêche les communications métalliques entre les deux électrodes ; enfin les jonctions des divers éléments entre eux s'effectuent à l'aide de boudins, qui enserrent les extrémités des tiges de cuivre C C des électrodes négatives et qui terminent eux-mêmesles fils de zinc. Des fourchettes à ressort Z ,Z' correspondantes aux fils du circuit, permettent de prendre la polarité de ces diverses électrodes.