CHAPITRE VIII

LES PILES THERMO-ÉLECTRIQUES. — PILES DE SEEBECK, d'œRSTED et FOURIER, DE POUILLET, NOBILI, MATHIES- SEN, MARCUS, WHEATSTONE, LADD, FARMER, BUNSE.N', fiECQUEREL, XOÉ, MURE, CLAMOND.

Les piles thermo-électriques sont des appareils qui transforment directement la cbaleur en électricité.

La première de ces piles fut construite en 1821 , par Thomas Seebeck, professevir de physique à Berlin. Elle se composait d'une barre de bismuth, sur laquelle étaient soudées les extrémités d'une lame de cuivre, recourbée de manière à laisser un espace vide entre les deux métaux. En chauffant l'une des soudures de ce système, Seebeck reconnut qu'il se produisait un courant électriqiie se dirigeant de la soudure chaude à travers le barreau de bismuth.

Les lois des phénomènes que présentent les générateurs thermo-électriques furent établies en 1823, par A. C. Becquerel.

L'illustre physicien observa : qu'entre les mêmes limites de températures, on obtient, suivant les métaux employés, des courants d'intensité variable, qui correspondent à des pouvoirs Ihermo-électriques différents; — qu'il existe, à des températures différentes, des courants thermo-électriques entre deux portions d'un même métal homo- i

gène ; — qu'enfin, les mêmes phénomènes se reproduisent encore au contact des liquides et des solides, et des liquides entre eux

Œrsted et Fourier, sur les indications de Seebeck, construisirent une pile thermoélectrique, composée de barreaux de bismuth, qui se terminaient par une partie soudée, qu'on refroidissait avec de la glace, tandis que les autres soudures étaient chauffées à l'aide de petites lampes à alcool.

Pouillet construisit, pour ses recherches sur les lois des courants, une pile thermoélectrique formée de lames de cuivre et de cylindres de bismuth soudés alternativement les uns aux autres. 11 suffit, pour mettre cette pile en fonction, de plonger dans de l'eau chaude toutes les soudures impaires, et de placer toutes les soudures paires dans de la glace.

Dans la pile de Nohili, qui est composée de bismuth et d'antimoine, toutes les sou-

Fig. 345. — Pile thermo-électrique de Nobili.

dures paires sont d'un côté et les soudures impaires de l'autre. Généralement, cette pile consiste en un premier couple sur lequel on place une feuille de papier verni, puis un second couple semblable au précédent et relié avec lui. On continue à superposer et à isoler de la même manière

Fig. 34G-3n. — Pile thermo-électrique de Noé (rie Vienne).

un certain nombre de ces couples jusqu'à ce que la pile forme un parallélépidède, que l'on mastique dans une pièce rectangulaire de cuivre, de façon que les soudures soient découvertes et présentent deux faces que l'on enduit de noir de fumée pour les rendre plus sensibles à l'action de la chaleur. De chaque côté de la monture de la pile sont fixées deux bornes correspondant :

l'une avec le premier bismuth et l'autre avec le dernier antimoine. L'appareil est supporté par un poids à charnière qui permet de lui donner toutes les positions voulues. Enfin, et pour que la chaleur environnante n'influe pas sur la pile, celle-ci est renfermée dans un étui rectangulaire dont les extrémités sont munies d'écrans au moyen desquels on peut ne laisser arriver la chaleur que sur l'une de ses faces.

Cette pile est une simplification et un perfectionnement de celle d'Œrsted et Fourier ; elle mesure environ deux centimètres cubes de côté, et renferme cinquante couples. Melloni l'a appliquée à l'étude du rayonnement de la chaleur.

Dans l'industrie on a utilisé plusieurs alliages à la formation des piles thermo-électriques, dans le but d'obtenir un courant plus intense. C'est ainsi que MM. Mathiessen,

Marcus, Wheatstone et Ladd ont employé un alliage de nickel, de cuivre et de zinc, et un autre formé de bismuth, de zinc et d'antimoine. Ils ont pu, à l'aide de cette pile, rendre incandescent un fil de platine et obtenir des étincelles d'une bobine Rhumkorff.

M. Farmer, de Boston, a construit une pile de ce genre, dont les lames positives étaient formées par un alliage de cuivre, de zinc et de nickel, et les lames négatives de zinc, de bismuth et d'antimoine.

M. Bunsen, et plus tard M. Edmond Becquerel, ont utilisé dans la construction des piles thermo- électriques la pyrite de cuivre. Celle que M. Edmond Becquerel imagina, en 1865, était formée de sulfure de cuivre artificiel et de maillechort (alliage de cuivre et de nickel).

Aucune des piles que nous venons d'examiner n'a reçu d'application pratique. La première dont on fait usage industriellement est celle de M. Noé, physicien de Vienne, faite avec du maillechort et un alliage de zinc et d'antimoine.

La figure 346-347 représente la pile thei'mo-électrique Noé.

Les soudures S, S, qui par leur échauffement doivent produire le courant électrique, sont chauffées dans un petit cylindre

SUPPLÉMENT A LA PILE DE VOLTA

de laiton A, porté sur une base métallique circulaire, L, au centre de laquelle s'élève une tige de cuivre rouge, B, terminée en pointe, et c'est cette pointe métallique qui reçoit la chaleur produite par un bec de gaz dans la flamme duquel on plonge ce petit cylindre.

Une pile Noë de 23 éléments décompose l'eau.

La pile Noë est employée en Autriche, pour les opérations de dorure, d'argenture et de nickelage. L'appareil est d'une assez grande durée.

Vint ensuite la pile de M. Clamond, puis celle de MM. Mure et Clamond, et enfin, la nouvelle pile thermo-électrique que M. Gla-

Fig. 348. — Pile thermo-électrique Clamond.

mond a construite en 1879, et que nous représentons dans la figure ci-dessus.

L'ensemble de l'appareil comprend trois parties :

1" Le foyer et le collecteur; 2" la pile proprement dite ; .3" le difi^useur. Le foyer, placé au-dessous de la pile, eL alimenté indifféremment par de la houille, du coke ou du gaz, a pour but de fournir la chaleur nécessaire au collecteur.

La pile Clamond met en usage l'alliage de zinc et d'antimoine, et comme deuxième métal, le fer, qui dure plus que le cuivre ou le maillechort.

L'appareil se compose de 10 éléments disposés en cercle dans une série, et par suite, de dix barreaux d'alliage antimoine et zinc, A, reliés l'un à l'autre par des lames de fer Irès minces, a, a, qui présentent extérieurement une grande surface de refroidissement. Les soudures de rang pair sont au centre et celles de rang impair à l'extérieur de l'appareil.

Les séries d'éléments sont séparées par des rondelles en caoutchouc.

La chaleur est fournie par un bec de gaz qui pénètre au centre de cet assemblage et dans le diffuseur G, par un tuyau B.

Voici, du reste, la description que donne M. Clamond de sa pile :

<( Le collecteur est un assemblage de pièces de fonte de fer légères, de formes telles qu'elles présentent une suite de canaux dans lesquels circule l'air chaud provenant du foyer. Les pièces du collecteur offrent une très grande surface au mouvement des gaz chauffés, qu'elles n'abandonnent qu'à une température très voisine de la leur ; elles emmagasinent la chaleur, qu'elles communiquent ensuite aux couples. L'extérieur de l'appareil est constitué par des lames de métal présentant à la circulation de l'air ambiant une surface considérable. Le système thermo-électrique proprement dit est placé entre le collecteur et le diffuseur, de manière à ce que les séries opposées des soudures participent aux températures différentes de ces deux organes. L'écoulement de la chaleur se produit du collecteur au diffuseur au travers des couples, parallèlement à leur longueur, et sans perte appréciable de calorique par les surfaces latérales, réalisant ainsi le maximum de rendement de transformation dont les substances employées sont susceptibles. »

L'appareil de M. Clamond est, de tous les générateurs de ce genre, le plus pratique et le plus puissant. Il peut servir, soit pour la galvanoplastie, soit pour mettre en action de petits moteurs, soit enfin pour produire de la lumière. La pile dont M. Clamond s'est servi pour ses expériences d'éclairage électrique se composait de 6000 couples, capables d'alimenter deux régulateurs Serrin, fournissant chacun ime lumière équivalente à 50 becs Carcel. Son principal inconvénient est de s'altérer à la longue.

Les piles thermo-électriques sont loin d'avoir dit leur dernier mot. L'idée d'allumer un calorifère pour produire un courant électrique est, en effet, de nature à exciter le zèle des inventeurs, et peutêtre trouvera-t-on un jour dans ce genre d'appareil la solution du problème de la production de l'électricité à bon marché.