CHAPITRE VII

LA PILE A GAZ. — TRAVAUX DE GROVE ET DE BECQUEREL. — DISPOSITION NOUVELLE DONNÉE A LA PILE A GAZ PAR M. ALBIN FIGUIER.

Pour continuer cette revue des piles voltaïques fondées sur le développement d'une action chimique, nous mentionnerons un ordre particulier de générateur d'électricité qui, pour n'avoir été encore l'objet que d'un petit nombre de recherches, n'en est pas moins intéressant. Nous voulons parler de la pile à gaz.

La pile à gaz diffère essentiellement des couples actuellement usités, en ce que l'action chimique, cause originelle du courant voltaïque, au lieu d'être provoquée par la dissolution d'un métal dans un liquide, dépend de la combinaison de deux gaz.

Elle a pour origine cette observation de Faraday :

« Lorsqu'on recueille sur un voltamètre à une seule cloche et à lame de platine l'hydrogène et l'oxygène provenant de la décomposition de l'eau, et qu'on supprime ensuite la pile excitatrice, les gaz disparaissent peu à peu. Cet effet a été attribué à l'action de contact du platine. Le phénomène est plus rapide quand on réunit extérieurement les deux lames du voltamètre. »

Grove reconnut, de son côté, que les deux gaz recueillis séparément sur un voltamètre à deux cloches disparaissaient dans les mêmes circonstances, et que cela avait lieu pour deux gaz obtenus par une voie quelconque.

Un voltamètre ainsi disposé constitue à son tour une véritable pile. Il suffit, pour le constater, de le mettre en relation avec un galvanomètre : on verra l'aiguille dévier.

Le courant se maintient jusqu'à épuisement des deux gaz, ou del'un des deux gaz si l'autre est en excès.

En s'appuyant sur ce fait, Grove construisit, en 1842, une batterie formée par une série de voltamètres reliés en tension. Chaque couple se compose de deux longues éprouvettes en verre, destinées à recevoir les gaz, et renfermant, chacune, suivant toute sa longueur, une lame de platine, dont l'extrémité inférieure, faisant saillie au dehors, et se recourbant, aboutit à une borne fixée sur le support qui maintient les éprouvettes.

Ce support repose sur les bords du vase contenant de l'eau acidulée, dans laquelle plongent, plus ou moins, les éprouvettes.

Une batterie de cinquante couples amorcés avec de l'hydrogène et de l'oxygène pouvait provoquer de fortes secousses, et dégager même de faibles étincelles, quand on réunissait les deux rhéophores terminés par des pointes en charbon.

Un seul couple peut décomposer l'iodure de potassium; quatre sont nécessaires pour décomposer l'eau acidulée.

Grove a chargé sa pile avec différents gaz, et il a pu constater, pour certains, la production d'un courant, généralement trop faible, et partant de trop longue durée, pour qu'il ait pu songer à déterminer la nature du produit formé par ces gaz, dont le volume était très limité.

M. Albin Figuier, mon neveu, professeur à la Faculté de médecine et de pharmacie de Bordeaux, a cherché à combler en partie cette lacune, en donnant à la pile à gaz une forme nouvelle, qui en fait un instrument de laboratoire propre à opérer des synthèses chimiques.

La théorie que Grove a invoquée pour expliquer le jeu de la pile à gaz repose sur le triple contact de l'eau, des gaz et des lames de platine, en attribuant, du reste, au contact l'idée de mouvements

moléculaires, et par suite de force effective.

Schônbein admet que l'hydrogène intervient seul ; il se produirait, au niveau du contact de l'hydrogène avec le liquide et la lame de platine, un courant capable de décomposer l'eau, dont l'oxygène devenu libre serait absorbé sur place par l'hydrogène contenu dans la cloche. En même temps, l'hydrogène électrolytique transporté dans l'autre cloche s'y combinerait avec l'oxygène adhérent à la lame correspondante de platine.

L'eau serait décomposée d'un côté pour se reconstituer de l'autre. Mais ces deux actions opposées s'équivalent, et l'on ne voit pas comment l'une peut entraîner l'autre. Cette objection est de Grove lui-même.

De la Rive fait intervenir l'électricité propre que posséderait chacun des gaz, et qui tend à séparer les éléments de l'eau : l'hydrogène à l'état naissant réagirait sur l'oxygène en contact avec le platine. Cette double hypothèse ne rend pas compte de la généralité des cas pour d'autres gaz, et elle n'explique pas bien comment il peut rester de la force disponible en dehors de la pile.

Quoi qu'il en soit, la théorie du triple contact ne peut se maintenir devant ce fait, observé par Jacobi, que la pile peut fonctionner quand les lames polaires sont complètement immergées.

Poggendorff a pu le vérifier, et a constaté, de plus, que l'hydrogène et l'oxygène recueillis dans une seule cloche, dans le voltamètre, disparaissaient rapidement, alors que les lames polaires étaient encore recouvertes par le liquide.

M. Albin Figuier conclut des recherches qu'il a entreprises, que le courant de la pile à gaz est dû, à la fois, à l'inégale diffusion des deux gaz à travers le liquide qui les sépare, et à leur combinaison ultérieure, par voie d'occlusion, dans les pores mêmes des lames polaires.

SUPPLÉMEM A LA PILE DE VOLTA

Fig. 343. — Pile à gaz de M. Albin Figuier.

Le sens et l'intensité de ce courant dépendraient donc de la somme algébrique de ces divers effets.

On comprend ainsi que ce courant puisse être très faible, et que néanmoins l'action chimique concomitante soit relativement énergique. Cette dernière s'accomplit simultanément aux deux pôles, qui tendent chacun à prendre le même signe.

Nous donnerons maintenant la description de la pile que M. Albin Figuier a employée pour ses recherches.

Cette pile est formée (fig. 343) de deux cylindres creux, en graphite, C, C, fermés par en bas, et rendus impolarisables par un dépôt de mousses métalliques ou charbonneuses.

Chaque cylindre est muni, à sa partie supérieure, d'un collier métallique, servant

d'attache aux rhéophores. Ces deux cylindres, offrant ainsi un grand développement de surface à l'action du liquide dans lequel ils plongent, et des gaz qui circulent continuellement, même sous pression, sont maintenus par le couvercle, ee', du vase récepteur, qui ferme hermétiquement. Chacun de ces cylindres est fei-mé par un bouchon livrant passage à deux tubes a, a\ qui servent à l'entrée et à la sortie des gaz.

Dans quelques expériences, les cylindres de graphite ont été remplacés par des godets en porcelaine dégourdie, fortement imprégnés de mousse de platine.

Le choix du liquide n'est pas indifférent; il est bon d'employer un liquide alcalin toutes les fois que les gaz, en réagissant l'un sur l'autre, doivent donner lieu à un composé acide, et réciproquement.

Ces piles ne consomment guère que par suite de la fermeture du circuit. L'auteur a déjà démontré un fait analogue pour la dialyse des liquides, phénomène qui s'accompagne d'un courant électrique, dirigé, suivant le sens du mouvement prépondérant de l'un des deux liquides, à travers le septum qui les sépare. La vitesse de diffusion

Fig. 344. — Pile à gaz de M. Albin Figuier (Coupe).

augmente ou diminue, suivant qu'on ferme ou qu'on ouvre le circuit formé par une lame de platine ou de charbon impolarisable qui est en relation par ses deux extrémités avec les deux liquides.

Dans quelques cas, les gaz, avant de se rendre dans la pile, ont été soumis à \ effluve électrique. Un galvanomètre introduit dans le circuit permettait d'apprécier les modifications survenues dans le courant.

Le courant électrique qui résulte de l'action que les gaz exercent les uns sur les autres a pour résultat de produire de véritables synthèses de composés chimiques.

Les composés ainsi obtenus se forment au contact même des pôles, et en plus grande

abondance au pôle positif. C'est ce qu'il est facile de reconnaître par l'analyse du liquide, qui pénètre à la longue dans l'intérieur des cylindres.

Dans le tableau ci-dessous, on a fait suivre le nom des gaz qui alimentaient le couple, des combinaisons chimiques ainsi obtenues.

Hydrogène et oxygène : action de l'effluve nulle sur l'hydrogène, très énergique sur l'oxygène.

Air atmosphérique et acide sulfureux :

acide sulfurique.

Hydrogène et chlore: acide chlorhydrique.

Oxygène et chlore : acide chlorique ; action insensible de l'effluve sur le chlore.

Azote et oxygène : acide azotique ; action insensible de l'effluve sur l'azote.

Hydrogène et azote : ammoniaque.

Oxyde de carbone et acide carbonique :

acides oxalique et formique; action insensible de l'effluve sur les deux gaz.

Oxyde de carbone et carbonate de soude (un seul cylindre creux récepteur du gaz, une baguette de graphite représentant l'autre pôle) : acides oxalique et formique.

Ethylène et oxygène : acides formique et acétique.

Hydrogène et acide carbonique : acide acétique.

Formène [gaz des marais) et acide carbonique : acide acétique.

L'auteur fait remarquer que la détermination du courant définitif dans la pile à gaz est subordonnée à un ensemble de conditions, dont il faut d'abord tenir compte et que l'on peut résumer ainsi :

1° La simple iminei^sion des deux charbons dans le liquide donne lieu à un courant différentiel, dont on ne peut prévoirie sens, provenant d'actions capillaires inégales, et qui ne cesse que lorsque l'imbibition est complète ; ce courant est dirigé du liquide au charbon.

2° Tant que le liquide électrolytique n'est

SUPPLÉMENT A LA PILE DE YOLTA

pas saturé par les gaz qui y parviennent en traversant les cylindres, il s'établit un double courant de dissolution, dont la résultante est dirigée du gaz le plus soluble au liquide.

3" Une fois que le liquide est saturé, le courant devient très régulier et de sens invariable ; il se dirige alors dans le sens du mouvement prépondérant de l'un des deux gaz, à travers le liquide; on peut donc le prévoir, d'après la loi de la diffusion simple, qui conserve dans ce cas ses allures générales.