LES PILES A GRAND DÉDIT
A propos des piles continues (Voy. page 19), nous avons déj indiqué quelques piles capables de fournir un débit assez inten5 et assez prolongé, comme par exemple les piles Daniell à grand surface et les piles de Lalande et Chaperon.
Nous signalerons ici quelques nouvelles piles plus spécialemea disposées pour Téclairage électrique, capables de donner de résultats satisfaisants, à la condition de ne pas se faire, dès 1 début, trop d'illusions sur les services qu'elles peuvent rendre Ténergie électrique qu'on peut en tirer, leur prix de revient e les manipulations inséparables de leur emploi.
Pile au bichromate de potasse. Modèle de M. Trouvé — En construisant le modèle de pile représenté figure 77 M. Trouvé s'est proposé d'établir une source électrique présen tant une constance suffisante pour produire un éclairage d( quelques heures (quatre à huit, suivant le nombre de lampe alimentées), à Taide de lampes à incandescence appropriées à ce usage, et ne demandant pas plus de 12 à 14 volts de fore» électromotricc, ce qui permet de réaliser un éclairage très satis faisant avec deux batteries, et dont le poids total ne dépasse pas 67 kilogrammes.
Chaque batterie se compose d'une auge en chêne garnie d< six cuvettes en ébonile qui contiennent le liquide de chaque élément. Les zincs et les charbons, reliés entre eux par des pince mobiles, sont montés sur un treuil qui permet de faire varier i volonté leur immersion dans le liquide et de régler le débit ei plongeant plus ou moins les éléments, c'est-à-dire en faisan varier la résistance intérieure de la batterie et sa surface active
Un arrêt en bois empêche les éléments de sortir complète ment des cuves; en supprimant cet arrêt, en le poussant à
côté, la hauteur du treuil permet de les rendre absolument indépendants, de manière à yider ou à remplir les cuves en ébonite. La face antérieure de Tauge est munie, à cet effet, d^une charnière qui permet de l'ouvrir et de sortir les cuvettes sans déranger les éléments.
Les éléments sont formés d'une lame de zinc et de deux charbons cuivrés galyaniquement à leur partie supérieure. Le zinc présente une encoche qui sert à le fixer à Taxe métallique recou- ^verl de caoutchouc qui supporte les éléments. Celte disposition permet de déplacer très rapidement les zincs pour les amalga- ■verou les remplacer.
Le poids total d'une batterie de 6 éléments est d'environ 34 kil^ogrammes ainsi répartis :
6 zincs 7,08 kilogrammes.
12 charbons 5,46 —
6 cuvettes en ébonite 1,62 —
Contacts 0,60 —
Boile en chêne 3,00 —
MontanU en fer 2,30 —
Liquide 12.80
Poids total 33,46 kiiof^rammes .
La composition du liquide, pour une batterie, est la suivante :
Eau 8 kilogrammes .
Bichromate de potasse pulvérisé 1,2 —
Acide sulfurique 3,6 —
Total 12,8 kilogrammes.
Voici comment la solution est préparée :
On jette dans l'eau le bichromate en poudre, et, après avoir îigité, on ajoute l'acide sulfurique en le versant en mince filet, très lentement, tout en continuant d'agiter; le mélange s'échauffe peu à peu et le bichromate une fois dissous reste limpide et ne dépose pas par cristallisation en se refroidissant. La préparation demande de huit à dix minutes. 11 faut avoir bien soin de ne pas faire usage d'un agitateur en bois qui serait rapidement
carbonisé en épuisant inutilement une partie de la solution.
On doit attendre que la solution soit refroidie pour l'introduire daas la batterie.
Deux batteries Trouvé en tension, montées à oeuf avec la solution que nous venons d'indiquer, nous ont donné les résultats suivants :
1" Un courant constant de 8 ampères pendant quatre heures
Fig. 77. ~~ Hilc au bicliroruate de poUaao. — Modëlo do M. Trouvé.
un quart, en ayant soin d'abaisser de temps en temps les zincs pour augmenter la surface active au fur et à mesure de l'épuisementdu liquide. (Après le coup de fouet du commencement qui a dure un quart d'heure environ, le courant est resté constant pendant une heure et demie environ sans toucher aux batteries.)
2° Une phase décroissante de une heure vingt-cinq minutes pendant laquelle le cournnt est descendu très régulièrement de 8 à 5 ampères. Nous avons arrêté l'expérience après cinq heures
^^^rante minutes, un courant inférieur à 5 ampères cessant ^ ^tre pratiquement utilisable dans le cas spécial.
Les zincs, pesés ayant et après Texpérience, ont indiqué une consommation totale de 11463 grammes, soit en moyenne 122 grammes par élément.
La consommation théorique, en supposant les actions secondaires nulles, aurait dû être de 53 grammes par élément, d'après les équiTalents électrochimiques et la quantité totale d'électricité fournie par les batteries.
Les douze éléments ont fourni un travail électrique disponible constant de 13,5 kilogram mètres par seconde pendant quatre heures un quart durant la première phase, et un travail moyen de 9 kilogram mètres par seconde pendant une heure vingt-cinq minutes pour la seconde phase, soit un travail total de 253350 kilogrammètres ou 0,96 de cheval-heure, c est-à-dire sensiblement un demi-cheval-heure par batterie de six éléments.
Lorsqu'on tient compte de ce fait que le poids de deux batteries pourrait être facilement réduit et amené à 50 kilogrammes seulement, et que ces batteries représentent un cheval-heure d'énergie électrique disponible^ on voit que les piles au bichromate sont le réservoir d'énergie électrique le plus léger actuellement connu. (Depuis ces expériences, M. le capitaine Ch. Renard a inventé une pile qui fournirait un cheval-heure d'énergie électrique disponible sous un poids de 20 kilogrammes seulement, mais la composition de cette pile n'est pas encore conuue.)
Nous ne croyons pas utile de faire intervenir ici le prix de la bougie-heure et la quantité totale de bougies-heure que la pile peut fournir, et nous ne saurions trop mettre les amateurs en garde contre ce procédé d'estimation par trop fantaisiste.
Outre l'incertitude des appréciations photométriques, et la tendance générale des inventeurs et des constructeurs à plusévaluer la lumière produite, nous estimons que la production en bougies-heure n'a aucune valeur scientiiique. Qu'on vienne à découvrir demain une substance plus réfractaire que le charbon et possédant ses qualités électriques, il sera alors possible de
doubler, quadrupler ou décupler la lumière sans augmenter la dépense d'énergie électrique. Le nombre de bougies-heure fourni par la pile aura doublé, quadruplé ou décuplé, sans que cependant les batteries aient consommé un atome de moins ou produit un kilogrammètre de plus.
En résumé, il résulte de nos expériences que deux batteries Trouvé chargées à neuf, montées en tension, peuvent fournir un courant de 8 ampères et de 13,5 kilogrammètres par seconde pendant quatre heures et quart, et une décharge décroissante moyenne d'une heure et demie environ pendant laquelle le courant baisse de 8 à 5 ampères. L'énergie totale disponible fournie est de 1 cheval-heure ou 270000 kilogrammètres. Cette quantité d'énergie coûte :
Zinc 1 460 grammes.
Bichromate de potasse 2 400 —
Acide sulfurique 7 200 —
Plus l'amalgamation des zincs, la main-d'œuvre, amortissement^et autres petits frais généraux communs à tous les systèmes.
Le lecteur a ainsi tous les éléments pour calculer le prix de revient du cheval-heure électrique utilisable ensuite à volonté pour l'éclairage ou la force motrice.
Pile de M. Radiguet. — La pile construite par M. Radiguet dérive de la pile de Poggendorlf. Elle est formée d'un vase extérieur en grès contenant une solution acide et concentrée de bichromate de potasse, dans laquelle plongent trois lames de charbon de cornue formant le pôle positif; un vase poreux, placé au milieu, renferme de l'acide sulfurique étendu d'eau. C'est dans ce vase poreux que plonge le zinc bien amalgamé, formant le pôle négatif de la pile. Les zincs peuvent rester immergés sans inconvénient à courant ouvert. La force électromotrice atteint 2,15 volts au début, mais elle tombe rapidement à 2 volts en service.
M. Radiguet a disposé la batterie de quatre éléments destinée à faire fonctionner la lampe, dans une boite à quatre comparti-
L'ÉCLAIRAGE ELECTRIQIIK DOMESTIQUE. 127
muDie de deux poignées qui permetttsQt de transporter eot tout le système. Les zincs peuvent s'élever ou s'abais- ) lesquatre à la fois dans leurs vases poreux respectifs; , comme le montre la ligure 78, fixés (ï un support de bois le de croix qui glisse verticalement le long d'un montant aillère. Notre gravure représente les zincs sortis du
. Le tout est contenu dans une boite qui ne dépasse pas te hauteur, et qui forme un véritable tu'cessaire de lumière
! grande boite, en effet, peut contenir la petite, lampe et
ons de sel qui permettent de préparer les liquides.
tels sont composés d'un sel cbromique spécial (bichromate
tsse acide) pourTormer le liipiide e\léritnir, et de bisulfate
de potasse additionné d'acide sulfurique pour les vases poreux. Il suffit de dissoudre ces sels dans le volume d'eau nécessaire. Quand on ne craint pas le maniement des acides et que Ton veut faire les préparations soi-même, voici les formules que recommande M. Radiguet pour son appareil : Vase extérieur : eau, 450 grammes; bichromate dépotasse, 70 grammes; acide saUvh rique, 150 centimètres cubes.
Vase poreux : eau, 175 grammes; acide, 20 centimètres cnbei.
Le niveau du vase poreux doit être plus élevé que celai da vase extérieur. H faut attendre le complet refroidissement des liquides pour monter la pile.
Pile de laboratoire et d'appartement. — Pour Téclairage électrique direct, ou la charge des accumulateurs, dans le but de prolonger utilement, au delà des heures de consommation, la production de Ténergie électrique, l'accumuler et amplifier le travail électrique pendant la décharge, M. E. Reyniert modifié Télément Daniell en lui donnant la forme représentée figure 80.
Le récipient est en cuivre et fait fonction d'électrode positire. Le zinc, de forme rectangulaire, est habillé d'un vase poreoi en papier parchemin, le zinc remplit presque entièrement ce vase poreux spécial, que nous appelons cloisonnement. Une toile mince, cousue par-dessus, protège le papier.
Un zinc ainsi cloisonne, baignant dans une solution de sulfate de cuivre, constitue, avec la paroi du récipient, un couple constant à petite résistance.
Dans le compartiment très étroit qui renferme le zinc, le sulfate de zinc se forme d'abord par action locale, aux dépens de 1 électrode et d'une petite quantité de sulfate de cuivre qui arrive sur elle à travers le cloisonnement. Le couple se met donc, de lui-même, dans les conditions de son fonctionnement normal. L'excès de sulfate de zinc qui s'élaborera ultérieurement par la fermeture du circuit se diffusera vers le compartiment extérieur. Cette action d'osmose est suffisamment rapide, favorisée qu'elle est par la grande solubilité du sel, et par un phénomène de
L'ÉCLAIRAGE ELECTHIQL'E nOHESTlQLlE. 131
yort effectué du négatif au positif dans riotéricur du cou-
iirlecouraot lai-nième. Ainsi, l'osmose devient liaergique
neat quand il est nécessaire qu'elle le soit.
n'a donc pns l'i s'occuper du compartiment zinc: lo service
ppareil est pratiquement ramené à celui d'une pile il un
iquide.
»re le rcnouvcllemcnl du sulfate de cuivre esl-il des plus
es : ce travail consiste à abaisser le tube de caoutchouc dont lepile est pourvu, pour laisser écouler une partie du liquide S; A relever ensuite ces caoutchoucs pour ajouter de l'eau tire, et à jelcr une dose pesée d'avance de sulfate de cuivro ROe nacelle d'osier suspendue à la partie supérieure des
lents.
ir diminuer la résistance intérieure, on peut jeter dans les es quelques grammes (l'un mélange conducteur, composé inîcurssels neuires ou acides, solubles et peu coûteux, tels
que chlorures et sulfates de potassium et de sodium, sulfate d'ammoniaque, nitrate et bisulfate de soude, etc.
Une fois par mois, on démonte la pile pour changer les zincs cloisonnés et recueillir le cuivre réduit, qui se dépose en tables épaisses sur les parois des cuves, d'où on le détache aisément au moyen d'un couteau de bois. Son prix vient naturellement en déduction sur la dépense générale.
Rien ne limite le choix des formes et dimensions à donner aux cuves et aux zincs, ceux-ci pouvant, d'ailleurs, être plies avec leurs cloisonnements, ce qui permet de multiplier les surfaces en présence dans une capacité donnée, toujours comme s'il s'agissait d'une pile à un seul liquide.
Les couples du plus petit modèle ont les dimensions suivantes : zinc: longueur 0°", 333, largeurO", 160; — cuve: longueur O",440, largeur 0"^,050, hauteur 0"^,220.
Les constantes sont, pour ce format : E = l'*",07; R -
La dépense par vingt-quatre heures, pour un travail voisin des conditions de maximum, est, pratiquement, de : sulfate de cuivre, 0'',400 ; zinc, environ 0'',100 ; avec une production de cuivre de 0*^,090 à peu près.
M. Reynier a mis en service chez lui une pile de soixanle-hi>^^ petits couples. Elle est représentée (fîg. 79), dans la place mênr'^^ qu'elle occupe, sous les fenêtres du salon, dans une petite coi^ large de 2 mètres, qui sépare la maison de la rue. Cette pile e^ tour à tour employée à la /orma^ion d'accumulateurs, aux traPvaux du laboratoire et à Téclairage du logis.
