II. PILES A UN LIQUIDE DU TYPE DE SMÉE

Si les piles k deux liquides ont détrôné les piles de Volta et de Wollaston, dans la plupart des applications de Félectricité, la disposition simple et commode de ces dernières, et surtout la facilité qu* elles donnent d'augmenter considérablement le nombre et la grandeur des éléments les font encore rechercher dans certains cas. Aussi ont-elles été comme les autres Fobjet de perfectionnements importants.

PILES A BAU AlGtJIS^B.

Piles de Smée et de WollastOK.— Dans sa construction la plus simple, rélément de Smée se jcompose d'une large lame de platine, interposée entre deux lames de zinc amalgamé dont la largeur est seulement le tiers de celle de la lame de platine. Ces deux lames isolées Tune de Tautre par des cales en bois plongent dans Teau acidulée, et les bandes métalliques en rapport avec elles déterminent les deux pôles* Pour obtenir la dépolarisation du couple, U lame de platine est elle-même platinée^ c'est-à-dire recouverte d'un dépôt de platine pulvérulent.

En somme, cette pile ne difiêre de celle de WoUaston que par la platinisation de la lame positive qui donne au dégagement électrique une plus grande constance et une plus grande énergie, car la substitution du platine au cuivre de la pile de WoUaston n'a que peu d'importance puisque ces métaux n'entrent dans la pile que pour partager la

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polarité du liquide ; tout métal ou tout corps conducteur peu attaquable à Teau acidulée, peut être employé dans le même but- C'est ainsi que l'argent^ même le plomb, le cliarbon,le cuivre, raluminium, le fer renda passif, etc., etc., ont pu être substitués à la lame de platine de la pile de Smée, sans di£férence d'action électrique autre que celle proTenant de la dépolarisation que ces lames pouvaient opérer.

Le rôle du platinisage dans la pile de Smée est d'empêcher Tadhéreiice des bulles d'hydrogène à la lame électro-négative en rendant et en maintenant la surface de celle-ci très-rugueuse. On a vu en effet, page 189, que les surfaces polies retiennent énergiquement ce gaz et qu'il suffit de les limer grossièrement pour faciliter considérablement son dégagement. Or, il résulte de cette action que si l'efiTet polarisant de l'hydrogène n'est pas, par ce système, complètement détruit, il est du moins maintenu constant dans ses conditions de minimum, puisque les bulles de gaz ne peuvent s'accumuler successivement. C'est déjà, comme on le comprend facilement, un résultat très-avantageux, car le point important avant tout, est d'obtenir un dégagement électrique constant.

Pour obtenir le platinisage des lames électro-négatives, M. Smée forme avec ces lames, un couple analogue à celui de Daniell, en remplaçant la solution de sulfate de cuivre par une solution de chlorure de platine dans laquelle celui-ci se trouve en petite quantité; il faut seulement avoir soin de frotter préalablement la lame avec du papier de verre ou de la faire attaquer vigoureusement par un acide. M. Smée ne cite comme susceptibles d'être recouverts par la poudre noire de platine, que le palladium, l'argent attaqué par l'acide nitrique, le cuivre, toute espèce de fer et le charbon, mais on verra bientôt qu'on est également parvenn à platiniser le plomb. M. Smée donne, du reste, la préférence à l'argent, à cause de son prix relativement peu élevé et parce qu'il ne subit aucune altération. Avec ce métal, il est bon d'ajouter à la solution de chlonu*e de platine de l'acide nitrique (1).

L'énergie de la pile de Smée peut 'être excitée en ajoutant à l'eau acidulée (au 7™* de son volume), quelques gouttes d'acide nitrique, mais il ne faut pas en mettre une trop grande quantité avec des électrodes d'argent. Nous avons du reste donné, page 225, les chiffres qui représentent rénergie de cette pile.

(1) Voir le Manuel de galvanoplastie de Smée^ édition de Roret, tome 4, p. 4S.

Quand on fait usage de la pile de Smée, il faut avoir soin qu*aucane parcelle d'un sel de cuivre, de plomb ou d'autre métal se trouve mélangée au liquide excitateur, car Télectrode plaiinisée serait bien vite recouverte d'un dépôt de ce métal, et celui-ci en s'oxydant pourrait paralyser Taction du platine. Lorsque cet accident a lieu, on y remédie en plongeant la plaque négative dans de Tacide sulfnrique étendu, auquel on ajoute quelques gouttes de chlorure de platine.

On a cherché à modifier la disposition des éléments de Smée, tantôt en faisant de Tauge elle-même contenant les liquides, Télectrode négative du couple, tantôt en plaçant les éléments horizontalement dans des cuvettes, tantôt en substituant à la couche de platine pulvérulent (pour la dépolarisation des électrodes), du charbon réduit en poudre ; tantôt en interposant entre les couples zinc, cuivre ou platine, du sable ou autres substances poreuses imprégnées du lit^uide excitateur, 'tantôt en variant la nature des liquides, tantôt en disposant les éléments de manière à constituer une chaîne portative. Chaque inventeur prétend que son système est le meilleur ; mais pour nous, qui n'avons pas de parti pris, ces différents systèmes peuvent avoir chacun leurs avantages et être employés dans des cas différents. Nous allons en conséquence les passer en revue.

L'artillerie autrichienne, dans les applications qu'elle fait de l'électricité à certaines opérations militaires, fait usage d'une pile de Smée, d'une disposition très-commode et très-avantageuse, tant au point de vue de la pratique économique, qu'à celui de l'intensité électrique produite. Dans cette pile, le platine est remplacé par une lame de plomb platinisée et la lame de zinc par une série de fragments de zinc déposés dans un vase percé de trous sur les côtés et contenant au fond quelques gouttes de mercure, dans lequel plonge la lame fournissant le pèle négatif. Ce vase est suspendu à la partie supérieure du récipient qui contient l'eau acidulée, et celle-ci s'y trouve en très-grande quantité, afin que le liquide n'ait pas besoin d'être renouvelé ou aiguisé fréquemment.

La force de cette pile est relativement considérable et elle a l'avantage de pouvoir utiliser tous les débris de zinc quels qu'ils soient, lesquels se trouvent toujours amalgamés par suite de leur contact permanent avec le mercure.

On a cherché aussi à rendre constant l'élément de Wollaston en l'excitant avec une solution suffisamment concentrée de sulfate de zinc à laquelle

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on ajoute un peu de sulfate de cuivre et d'acide sulfurique. Suivant M* de VaUcourt, une pile ainsi disposée marche avec la même intensité pendant plusieurs jours de suite, et non-seulement elle n'a pas besoin d'être nettoyéC) mais plus elle sert, plus sa marche devient régulière, la solution de zinc se concentrant de plus en plus aux dépens des éléments qui la composent. Lorsque le courant commence à diminuer, il suffit d'ajouter de nouveau une petite quantité de sulfate de cuivre et d'acide sulfurique. Piles à sable et autres du même genre. — La pile primitivement employée en Angleterre sur les lignes télégraphiques était celle de M. Cooke, construite dans le système de la pile Bagration. Elle consiste en une auge en bois dur, en chêne, par exemple, longue de 75 centimètres, large de 14 centimètres, et divisée par des cloisons d'ardoise en vingt-quatre cellules, ce qui donne à chaque cellule une largeur d'environ 3 centimètres. L'intérieur de l'auge est rendu parfaitement imperméable par une ou plusieurs couches de ciment ou de glu marine. Les éléments électro-positifs sont des plaques de zinc amalgamé, et ces plaques ont 11^ millimètres de hauteur sur 87 millimèt. de largeur ; l'épaisseur du zinc est de 5 millimètres et demi. Les plaques sont assemblées en couple de cuivre et de zinc par des bandes de cuivre de 25 millim. de largeur, soudées ou mieux rivées ensemble. Un simple zinc commence la série et forme le pôle négatif par le iSl qui s'y rattache ; un simple cuivre la termine et forme le pôle positif. Chaque couple intermédiaire est placé à califourchon sur les cloisons d'ardoise, et les deux plaques dont il se compose entrent dans les cellules contiguës. Les extrémités supérieures des eouples sont vernies pour qu'elles se maintiennent propres et qu'dles échappent à la corrosion. Les cellules sont remplies jusqu'à % millimètres du bord supérieur, avec du sable que Ton imbibe d'une petite quantité d'eau acidulée par une partie d'acide sulfurique concentré, sur quime parties d'eau; il suffit que le sable soit rendu humide. Dans cet état, la pile peut facilement être transportée d'un lieu dans un autre^ ce qui serait difficile si on remplissait les cellules d*eau acidulée. Il vaut beaucoup mieux augmenter le nombre des couples en se servant d'une solution pins faible que de recourir à un liquide plus acidulé. Le nombre des couples doit d'ailleurs être proportionné à la distance entre les stations ; il est en général de 24 pour une distance de dix à quinze mille anglais, de iS pottf une distance de quarante à soixante mille anglais, et une pile neuve montée avee soin peut fonctionner pendant silL ou huit mois, si les dé*

pèches ne sont pas trop multipliées ; il en est qui ont fait un excellent service pendant plus d'une année ; lu seule opération qu'on ait eu à leur faire subir, a consisté dans l'addition d'un peu d'eau acidulée; on renouvelait axissi le sable quand il était trop sali, après l'avoir expulsé par un fort jet d'eau.

Pile de MM. A. Breli et LiUle, — Dans un brevet pris en 1847 par MM. Brett et Little, il est fait mention d'une pile à sable entretenue par un courant constant d'eau acidulée qui s'écoule goutte à goutte audessus de chaque élément, par l'intermédiaire de récipients en forme d'entonnoirs, dont le dégorgeoir est obstrué par une éponge. La partie inférieure des diJBTérents compartiments renfermant le sable et les lames zinc et cuivre se termine elle-même en forme d'entonnoir, et le dégorgeoir, mimi également d'une éponge, comme les récipients supérieurs, laisse écouler goutte à goutte les liquides en excès au fer et à mesure de leur renouvellement. Ce système avait été combiné par MM. Brett et Little, principalement en vue d'éviter les efilorescences salines et de maintenir plus constante l'action chimique produite au sein de la pile. Inutile de dire qu'une auge placée au-dessous des différents éléments, recevait les liquides rejetés en dehors de la pile et permettait de les réunir dans un vase d'un transport facile.

Afin d'obtenir des éléments de plus grande surface, MM. Brett et Little indiquent qu'on peut faire des compartiments eux-mêmes, constituant les cellules des divers éléments de la pile précédente, les lames positives des différents couples, en les construisant en cuivre et en les isolant les uns des autres sur un support commun. Les lames de zinc sont alors soutenues au milieu de ces vases à l'aide de rondelles de bois, et les vases euxmêmes sont remplis de sable, comme il a été dit plus haut.

Elément de M. Mœnig, — Cet élément n'est encore qu'une modification de la pile à sable que nous avons décrite ; seulement au lieu de sable, l'inventeur emploie des oxydes, acides ou sels métalliques, secs et réduits en poudre, qu'il mélange en quantité à peu près égale avec de l'amidon, de manière à former une espèce de pâte poreuse. Lorsque cette pâte est sèche, aucune action électrique ne se manifeste, mais aussitôt qu'on l'arrose avec une dissolution excitante, un dégagement électrique se produit, et il est d'autant plus énergique que la pâte est plus poreuse ; c'est pourquoi M. Mœnig introduit quelquefois dans cette pâte du verre pilé ou de la silice. Si les proportions d'oxyde ou sels métalliques secs

sont plus considérables que celles d'amidon, le dégagement électriqac est plus considérable, mais le courant est moins constant. Dans le cas contraire, le courant, est plus faible, mais aussi plus constant.

Pile de M, Wewre, — Dans l'élément de M. Weare, les plaques zinc et cuivre de la pile de Wollaston sont recouvertes de plâtre ou d^un ciment poreux, et* adaptées sur un cadre de bois recouvert de glu marine dont rintérieur sert de cellule pour le liquide excitateur. Dans ces cellules se trouve placée de la paille hachée trës^finement, du papier mâché ou même du carton en pâte non durcie qui^ dans cette pile, remplace le sable des piles à sable que nous avons décrites.

Pile de Moncke à, éléments multiples plongés dans le même liquide excitateur. — MM. Faraday et Muncke ont employé une disposition de pile analogue à celle de Wollaston, mais avec cette distinction que les éléments ont moins de surface et plongent tous dans la même auge remplie d'eau acidulée. La différence de conductibilité des métaux et des liquides fait que Ton perd peu à faire baigner tous les éléments dans la même dissolution. Chaque lame de cuivre est séparée des lames de zinc par de petits morceaux de liège, et Ton comprend que par sa disposition^ un zinc est toujours placé entre deux cuivres et vice versa.

La disposition de cette pile permettant Taccumulation d'un très-grand nombre d'éléments, on peut obtenir des effets très-énergiques au moment où les couples plongent dans le liquide, mais l'action s'affaiblit rapidement.

Piles À mouvement mécanique. — Nous avons vu, page 189, que deux lames de même métal, même inoxydable, pouvaient constituer un couple voltaïque par leur immersion dans un liquide conducteur, pourvu que l'une d'elles fût en mouvement et Tautre en repos ; M. Ed. Becquerel s'est imaginé d'appliquer ce principe aux piles à \m liquide, comme la pile de Smée, pour en augmenter considérablement l'énergie. En mettant en effet en mouvement les électrodes négatives de chaque couple, on peut arriver à faire produire à ces piles un dégagement électrique au moins égal à celui qui est obtenu dans les piles à courants constants de même résistance.

Bien que M. Ed. Becquerel ne regarde pas ce nouveau système de pile comme susceptible d'application pratique, nous croyons que, dans

certains cas, par exemple dans les usines où se trouvent des machines à vapeur et où Ton applique en même temps rélectricité, comme chez M. Cristofle, il pourrait être employé avantageusement, puisque le moteur ne coûte rien. Dans tons les cas, ce système mérite à tous égards de figurer parmi les perfectionnements de la pile.

Cette disposition a, du reste, été proposée depuis par plusieurs personnes, entre autres par M. J. Erckmann en 1859 et par M. L. Maistre en 1864.

M. Erckmann a cherché à résoudre le problème en appliquant aux éléments métalliques des couples de Wollaston, un mouvement de va-etvient susceptible de leur faire subir une série d'immersions successives alternées d'un élément à Vautre, et dont Faction fut complétée par un système de nettoyage des surfaces métalliques au moyen de brosses fixes. De cette manière, suivant lui, la polarisation des lames doit se trouver détruite et Teffet électrique doit être maintenu au maximum, tout le temps des immersions.

Pour obtenir une disposition p^us en rapport avec ce système de dépo* larisation des piles, M. Erckmann propose de faire les couples de forme circulaire, de les monter sur un axe de rotation commun mis en mouvement par un moteur quelconque, et de les immerger jusqu'à h hauteur de cet axe dans des auges isolées remplies du liquide excitateur. Les brosses seraient alors fixées au bâti de Fappareil entre les surfaces métalliques de ces couples, de telle sorte qu'une moitié de chaque couple serait immergée alors que l'autre serait brossée. De cette manière, il n'y aurait plus de variations d'intensité dans le courant transmis, qui serait toujours maintenu à son maximum d'énergie.

M. L. Maistre décrit sa pile de la manière suivante : € Dans une caisse en bois, sont disposés très-près l'un de l'autre dix bocaux de verre ou de grès ayant à peu près la forme de ceux de la pile de Wollaston. Dans chacun de ces vases, qui sont remplis d'eau acidulée par un centième de son volume d'acide azotique, plonge une feuille de tôle de fer, roulée en forme de cylindre creux (cette idée de substituer le fer au zinc et l'eau acidulée avec de l'acide azotique à l'eau acidulée avec de l'acide sulfurique appartient à M. Rousse). Dix roues en charbon ou en cuivre supportées par un arbre en fer recouvert de gutta-percha et isolées les unes des autres par des rondelles de porcelaine, sont installées

au-dessus des vases de verre, de manière à plonger dans le liquide par un tiers de leur surface environ *, Tarbre est supporté à ses extrémités par deux coussinets fixés sur la caisse et se trouve mis en mouvement par un tourne-broche.

c Dix lames de cuivre également fixées au bord de la caisse par des lames en laiton, servent à recueillir l'électricité du charbon. Pour mettre la pile en tension^ chaque borne, percée d'un trou et garnie d'une vis de pression, établit la communication du charbon d*un couple au fer du couple suivant au moyen d'un fil de cuivre soudé à chaque feuille de fer. >

M. Maistre croit nouvelle Tidée des piles à mouvement , mais il a sans doute oublié que cette disposition est un des moyens de dépolarisatiou indiqués depuis 30 ans, par M. Becquerel.