ÉNERGIE CHIMIQUE ET ÉXERCIE ÉLECTRIQUE

métaux nobles, non susceptibles de s*a]lérer chimiquement au contact de Télectrolyte et des produits de sa décomposition, semblent seuls aptes à former des accumulateurs à gaz condensé, dont la capacité augmente avee la pression, le prix des éléments constitués avec de tels métaux, est beaucoup trop élevé pour que cette intéressante expérience puisse conduire à d^s résultais vraiment utilisfvble^.

On me permettra de rappeler ici que j'ai moimôme étudié une classe particulière d'éléments réversibles qui présentent cette particularité que les électrodes restent entièrement métalliques pondant la charge, comme pendant la décharge, ce qui permet, théoriquement, de rendre les pertes d'énergie aussi petites que Ton voudra. On obtient ces piles en se servant, comme électrodes, de mercure, et, comme éleclrolytc, d'une dissolution d*iodure alcalin, del'iodurc de sodium par exemple; pourvu que la densité du courant ne soit pas trop grande et que Télectrode positive soit de surface plus large que la négative, aucun dépôt ne se forme sur l'anode qui reste parfaitement nette; la liqueur, contenant Tiodure de mercure formé en dissolution dans i'iodure alcalin, demeure limpide, cependant que le sodium se combine presque intégralement à la cathode, à condition que la température ne s'élève pas trop.

Cet élément possède une force éloclromotrice, égale à 1 volt 85, qui est indépendante de la température. Il résulte des principes de la thermodynamique que, dan§ ces conditions, toute Téncrgie clii-

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mique qu'on communique à une telle pile se récupère bien sous forme d'énergie électrique.

On comprend aisément qu'avec des électrodes liquides, l'attaque peut se produire très complète et qu'il n'est pas besoin d'employer de grandes quantités de mercure; malheureusement les liquides ne sont pas faciles à manier, et, d'autre part, si l'oa veut conserver la pile en charge avant de la faire travailler, il est tout à fait nécessaire de soustraire l'amalgame formé à la cathode au contact do la dissolution qui l'attaque à la longue. Ces conditions font que ces éléments ne sautaient, à Theure pvèsenle, avoir un emploi dans la pratique industrielle courante ; mais, peut-être, sont-ils susceptibles de quelques perfectionnements.

Les applications des accumulateurs sont bien connues; on utilise volontiers aujourd'hui de petites batteries volantes dans les laboratoires ou dans les ateliers qui n'ont besoin que de courants inlermittents; les automobiles, certains tramways font usage de ces précieux appareils.

Dans la grande industrie, ils n'ont pas tenu cependant tout ce qu'ils semblaient promettre; on avait voulu, par exemple, s'en servir comme transformateurs, et l'idée paraissait facilement réalisable, puisque les éléments dont se compose une batterie peuvent être associés de telle façon que Ton voudra pour changer la tension ou le débit; mais, comme ils ne peuvent, sans une grande usure, être soumis à des régimes variables, ils ont donné, dans ce rôle, de mauvais résultats. Aujourd'hui^ ils sont surtout

ÉNERGIB CniMIQUE CT ÊNCnCIE Él.CCTRIQUfi 2i5

employés pour constituer cô que Ton appelle dos batteries tampon.

Dans toute installation, il convient d'avoir un dispositif permettant de recueillir Ténergie qui, à certains moments, peut être produite en quantité supérieure à la demande pour la pouvoir dépenser au moment où la consommation deviendra considérable.

Cette idée se trouve réalisée, pour les distributions hydrauliques, dans l'antique bief des moulins ; les volants des machines à vapeur jouent également le rôle de réservoir permettant de différer Tutilisation des surplus d'énergie mécanique.

Si Ton dispose une batterie d'accumulateurs en dérivation sur une distribution à potentiel constant, elle fonctionnera tantôt comme récepteur lorsqu'il y aura excès de force motrice, tantôt, au contraire, comme génératrice venant suppléer aux défaillances (les dynamos:

En pratique, il convient pour avoir une bonne utilisation de ces batteries d'employer un survolteur à la charge et un réducteur de tension à la décharge ; les meilleures conditions à observer ont été très nettement indiquées par M. Loppé, et M. Thury a construit des appareils automatiques permettant d'assurer une régularité parfaite dans la distribution»

8 4.- LtLECTROCHlIlE

Il faudrait un volume, au moins, pour présenter, môme en raccourci, un tableau fidèle des applications

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de réleclrîcité à la cliimio ; Tindustrie électrochimique, née il y a trente ans à peine, a prospéré avec une rapidité inouïe et a conquis un domaine qui s'étend tous les jours. Jamais, sans doute, on n'assista à une si active évolution; les procédés de fabrication 'de presque tous les corps usuels se modifient et, partout, sous une forme ou une autre, pénètre Télcctricité.

L'on ne saurait aborder ici une étude qu'il appartiendrait, d'ailleurs, seulement à un chimiste professionnel de mener à bien et l'on se contentera de donner quelques brèves indications, destinées h faire sentir combien est profonde l'influence que les progrès de rélectrochimie ont exercé sur les arts chimiques.

L'énergie électrique est utilisée de deux manières, nettement différentes : ou bien, on la transforme, directement, en énergie chimique, pour produire avec les phénomènes de l'électrolyso, tantôt des métaux purs, tantôt divers composésplusou moins complexes; ou bien, on la laisse simplement tomber sous forme d'énergie calorifique, mais dans des conditions telles qu'une énorme quantité de chaleur peut apparaître dans un espace restreint et porter ainsi à des températures extrêmement élevées des oprps qui réagissent alors avec une vive intensité les uns sur les autres.

L'électrolyso qui, bien entendu, demande du courant continu, a fait, il y a longtemps déjà, une timide entrée dans l'industrie, lors de l'invention de la galvanoplastie. Il n'est pas utile d'insister ici sur

i6nercie chimique et ÉNBR6IB 6lbctbiqub 247

les procédés de nickelage, de cuivrage, d'argenture, de dorure qui se sont développés normalement mais qui^à part quelques perfectionnements de détail, sont restés tels qu'ils étaient au début. Dans les usines importantes, lés dynamos ont remplacé les piles, et, comme il ne faut que des différences de potentiel de l'ordre de 1 à4 volts pour déposer les divers métaux, on a soin de disposer en série un nombre convenable de bacs qui se distribuent la tension beaucoup plus élevée fournie par la génératrice.

Uiie application particulièrement intéressante f'e la galvanoplastie est l'affinage du cuivre. Il et remarquable que l'importance qu'a prise, de nos jours, le raffinage éicctrolytique du cuivre brut soit venue précisément des besoins de l'électricité ellemême. Pour les anciens usages, le cuivre impur fourni par le traitement métallurgique était presque toujours suffisant ; iélcclricité a été plus exigeante ; les enroulements des machines demandent des fils do haute conductibilité, et la résistance du cuivre augmente beaucoup dès qu'il contient quelques impuretés. Ainsi une industrie considérable est née et Ton traite aujourd'hui plus de 250,000 tonnes de cuivre par an par un procédé très simple : le cuivre impur sert d'électrode positive dans un bain de sulfate de cuivre, et on transporte par le courant le métal sur des Ipmes minces de cuivre pur formant l'électrode négative.

Malgré de nombreux essais, on n'a pas encore réussi à préparer, d'une façon courante, par l'élec trolyse les métaux usuels; les réactions secondaires con^pliqnées qui se produisent dans la plupart dos

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cas créent des difficultés contre lesquelles s'est heurtée l'ingéniosité des inventeurs. Il est cependant iin métal pour lequel la méthode électrolytique a pleinement réussi et a complètement supplanté les procédés chimiques beaucoup plus compliqués et beaucoup plus coûteux; ce métal est raluminium dont on connaît lès précieuses qualités. En 1886 Taluminium, fabriqué par la méthode classique de Sainte- Claire Deville, valait 80 francs le kilogramme, aujourd'hui, grâce aux travaux de M. Minet et de Héroult, il se vend environ 2 fr. 50 et a pu pénétrer dans les usages courants. Il s'obtient par la décomposition électrolytique de l'alumine dissoute dans la crj'olithe, maintenue à l'état de fusion par la courant même qui traverse la masse;

Une autre industrie où Télectrolyse a victorieusement pénétré est la grande industrie du chlore et de de ses composés ; « la prochaine génération tirera tout son chlore de l'électrolyse >» disaiti, en 1895, un célèbre chimiste suisse, M. Lunge et il semble que le succès doive venir plus vite que ne l'indiquait cette prédiction. ^Dés à présent plusieurs usines exploitent un procédé donnant par la décomposition du sel marin ou du chlorure de potassium, soit le chlore à l'état de gaz qui se dégage à l'anode si on à soin de diaphragmer la cuve électrolytique et, d'autre part, l'alcali qui se concentre à la cathode; soit, si on supprime le diaphragme, les chlorures décolorants fournis par l'union du chlore et de l'alcali. Les anciens procédés chimiques se soutien- I nent encore parce qu'ils sont organisés depuis longtemps et qu'ils sont pratiqués dans des usines puis-

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sanles. liées à de multiples industries, verreries, cristalleries, fabriques de savons qui utilisent la potasse et la soude, mais leur résistance commence à faiblir.

lis ont déjà à peu près abandonné à leur jeune rival la fabrication de la presque totalité du chlorate et du perclilorate du commerce. Ici, les avantages de rélectrolysc sont manifestes : dans Tancienne méthode purement chimique, les 5/6" du chlore contenu dans le chlorure de potassium étaient définitivement perdus sous forme de chlorure de calcium; la réaction ôlectrolytique se réduit au contraire à la fixation de l'oxygène de Teau sur le chlorure de potassium qui passe intégralement à l'état de chlorate. Cette absence presque complète de SQus-produits est Tun des caractères les plus intéressants des nouvelles méthodes.

Après quelques hésitations, Télectrolyse s*est emparée aussi d'une grande partie du riche domaine de la chimie organique, on ne saurait citer tous les corps : matières colorantes diverses, cyanures, chloroforme, iodoforme, etc., qui, dès à présent, peuvent être obtenus par des procédés électriques ; il se produitj en ce moment même, une transformation rapide et Ton voit l'électricité, cet agent si souple, et dont les effets sont facilement dosables et réglables, prendre chaque jour une place plus importante da.ns les industries qui exigent la précision et la rigueur des expériences de laboratoire.

. Parallèlement aux méthodes électrolytiques se sont développées les méthodes électrothermiques; bien différents dans leur essence, les deux procédés sont

cependant assez semblables dans rappHcation et Ton voit souvent la même usine fabriquer avec des appareils très analogues Taluminium et dos carbures métalliques.

L'origine de cette chimie nouvelle si fertile en résultats imprévus et que Ton a justementappeléela chimie des hautes températures se trouve dans Tinvention du four électrique.

Ce merveilleux instrument n'est pas ancien et cependant son histoire, déjà longue, serait forldifOciie à écrire. Ses débuts, en particulier, sont entourés d'une certaine obscurité ; depuis longtemps on a dû penser à utiliser la haute température de Tare pour produire des réactions chimiques, mais c'est sans doute à l'exposition internationale d'Electricité de 1881, d'où datent d'ailleurs tant de découvertes, que parurent les premiers appareils systématiquement établis pour chauffer ainsi des creusets ; M. M. Siemens d'une part, M. Clerc d'autre part exposaient des fours où ils volatilisaient la silice et la chaux.

Il serait oiseux de citer ici les noms de tous les conslructeurs et de tous les savants qui, dans les divers pays, ont imaginé des dispositifs perfectionnes; on rappellera seulement qu'au point de vue scientifique le four électrique a été, en France, l'objet des travaux désormais classiques de M. Vielle et de M. Moîssan.

Dans des expériences conduites avec tout l'art d'un physicien consommé, M. Violle a mesuré les températures que le nouvel instrument permettait d'atteindre; de son côté l'illustre Moissan, dont la sdence déplore la disparition prématurée, a montré,

ÉNERGIE CHIMIQUE BT ÉNERGIE ÉLECTRIQUE 2t>i

par de multiples exemples, tout le parti que les chimistes pouvaient tirer des moyens puissants que l'électricité mettait â leur service.

Parmi les résultats obtenus par Moissan, il en est un qui a beaucoup contribué à populariser le four élec^ trique; je veux parler de la reproduction des pierres précieuses et, particulièrement, du diamant.

Le charbon pur, le charbon de sucre se dissout, on le sait depuis longtemps, dans la fonte en fusion ; si la dissolution est saturée on pourrait espérer obtenir, par refroidissement, du charbon cristallisé, du diamant; mais, dans cette expérience comme dans toutes les autres analogues qui déjà avaient été tentées, au lieu de la forme désirée, au lieu du corps limpide et brillant, on trouve une matière noire et commune, du simple graphite. Moissan eut l'idée simple do faire la dissolution à haute température et de. produire la cristallisation sous de fortes pressions. Dans ces conditions spéciales il put recueillir de très petites particules cristallisées, sans valeur commerciale, mais, qui, nettement, présentaient tous les caractères du diamant le plus pur.

Le procédé employé pour obtenir la pression nécessaire est extrêmement ingénieux : la fonte occupant à Tétat solide un volume plus grand qu'à l'état liquide, si,on plonge rapidement le culot sortant du four dans l'eau, il se solidifie seulement à la surface, et il se forme une enveloppe de fer dans l'intérieur de laquelle se refroidit lentement la fonte, en même temps ' qu'il s'y produit des pressions considérables.

Peut-ôtre pourrait-on penser que, scientifique-

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ment, il n'y avait pas un intérêt plus j^rand à reproduire le diamant qu'une autre substance cristallisée quelconque et que, industriellement, le procédé conduit à une dépense énorme pour produire des parcelles sans valeur^ Mais si Ton raisonnait ainsi Ton conir mettrait une véritable erreur; outre qu'elle était fort importante au point de vue scientifique, parce qu'elle résolvait enfin un problème décevant qui semblait défier depuis longtemps la sagacité des chimistes, la découverte de Moissan avait une très haute importance philosophique.

Elle donnait un renseignement précis sur la façon dont a pu se produire, dans les temps géologiques, le précieux crislal; elle prouvait que, désormais l'homme avait assujetti les forces de la nature qui, autrefois, dominaient son ignorance; elle était éminemment propre à faire sentir à la foule la beauté de la science, à inspirer le respect de sa puissance.

Une expérience si retentissante ne pouvait manquer de rendre populaire la nouvelle méthode de recherches et elle contribua certainement, pour une large part, à faire sortir le four électrique du laboratoire et à le faire entrer dans l'industrie, où il joue maintenant un rôle considérable dont l'importance augmente tous les jours.

Les fours modernes à arc ress^mblent encore beaucoup au premier type industriel qu'avait construit M. Bullier pour la préparation des carbures et qui comportait une électrode de charbon et une sole conductrice également en charbon; mais, pour beaucoup d'opérations, on emploie plutôt des fours à résistance, où le courant agit selon la loi. de