MODIFICATIONS DE LA PILE DE VOLTA. PILES A COURANT CONSTANT

1005. Affaiblissement et variabilité du courant dans les piles vt.1taïques. — La pile de Yolta et ses diverses modifications décrites précédemment sont appelés piles à un seul liquide. Elles présentent toutes le grave inconvénient de donner des courants dont l'intensité est variable et décroît rapidement. Par conséquent, en appelant constantes les deux qualités caractéristiques de ces piles (force électromotrice et résistance intérieure), on ne veut pas dire que ces éléments gardent constamment la môme valeur pendant toute la durée du fonctionnement, mais seulement qu'elles ont une valeur bien déterminée pour chaque type d'éléments, au moment où l'on vient de les charger.

Par suite des réactions chimiques qui se passent dans l'élément voltaïque, il s'y forme inévitablement des produits ^secondaires (solides, liquides ou gazeux) qui influent soit sur la force électromotrice, soit sur la résistance intérieure, soit sur les deux constantes à la fois. De là proviennent la variabilité et l'affaiblissement du courant initial.

Dans l'élément de Yolta en particulier, le zinc est attaqué par l'eau acidulée et se transforme en sulfate de zinc. De plus, l'eau est décomposée, — comme nous le verrons plus loin, — au sein même de l'élément par le courant qui le traverse. L'hydrogène qui provient de la décomposition se dégage sur le pôle positif (lame de cuivre) et y forme un dépôt adhérent de bulles très minces, qui agissent de deux façons :

1° La non-conductibilité de la couche d'hydrogène oppose une résistance plus ou moins grande à la circulation de l'électricité qui est variable avec l'épaisseur des bulles : elle fait ainsi varier la résistance intérieure de l'élément.

2° En même temps que l'hydrogène se dégage sur le cuivre, il se dégage de l'oxygène sur le zinc. Ces deux couches gazeuses constituent une sorte d'élément de pile secondaire, dont la force électromotrice est inverse de celle du couple primaire (zinc-eau acidulée-cuivre). Ce phénomène, — découvert et étudié par delà Rive, — constitue la polarisation des électrodes. Le courant secondaire qui en résulte est appelé courant de polarisation ou courant secondaire. Il constitue la cause la plus efficace d'affaiblissement du courant principal ou courant primaire.

Enfin, une troisième cause d'affaiblissement, commune à tous les éléments de piles à zinc, tient à l'impureté de ce métal. Le zinc du commerce, même celui qui est vendu comme zinc pur, contient du fer et d'autres métaux. 11 en résulte qu'il se forme avec l'eau acidulée, sur la lame de zinc, un grand nombre de petits couples locaux entre le zinc et les métaux moins attaquables. Il en résulte une usure rapide du zinc et des autres éléments du couple, qui se continue même quand le circuit n'est pas fermé et que la pile ne fonctionne pas.

1004. Piles à courant constant. — Pour obtenir un courant constant, il faut supprimer dans l'élément de pile employé ces causes d'affaiblissement et de variabilité du courant.

On supprime d'abord les courants parasites et secondaires dus au zinc impur, en employant des électrodes en zinc pur ou en zinc amalgamé, c'est-à-dire allié au mercure sur toute l'étendue de sa surface. M. de la Rive a découvert, en effet, que le zinc pur n'est pas attaqué par l'eau acidulée d'acide sulfurique, tandis que le zinc du commerce est vivement attaqué et rapidement détruit. L'attaque du zinc pur n'a lieu qu'autant qu'on le met en contact avec une autre électrode en cuivre ou en platine, également plongée dans l'eau acidulée : c'est le cas d'un élément de pile voltaïque. Ainsi une électrode en zinc pur présentera le double avantage de n'être attaquée et usée que lorsque le circuit de la pile

est fermé, et de ne pas donner naissance à des courants locaux et secondaires pendant le fonctionnement de la pile. On a découvert plus tard que le zinc amalgamé possède la même propriété que le zinc pur, et on l'emploie de préférence à celui-ci, à cause de la plus grande facilité qu'on a à se le procurer.

On supprime ensuite, ou l'on atténue considérablement, les courants de polarisation en introduisant dans l'élément de pile des substances accessoires, capables de détruire les produits secondaires qui causent la polarisation. Ces substances auxiliaires sont appelées corps dépolarisants ou simplement dépolarisants.

Les piles dans lesquelles on a supprimé les deux causes principales d'affaiblissement du courant sont dites piles à courant constant.

Le dépolarisant est le plus souvent un liquide. C'est pourquoi les piles à courant constant sont le plus souvent des piles à deux liquides. On les appelle aussi quelquefois piles cloisonnées, parce que les deux liquides sont généralement séparés dans chaque élément à l'aide d'une cloison poreuse.

Le dépolarisant employé peut être aussi une substance solide. La pile est alors une pile à courant constant et à un seul liquide.

On peut donc diviser les piles hydro-électriques en deux grandes catégories :

1° Les piles a un seul liquide, avec ou sans dépolarisant solide;

2° Les piles à deux liquides, dont l'un joue le rôle de dépolarisant 4.

Le type des piles à un seul liquide, sans dépolarisani, est la pile de Volta. Le type des piles à un seul liquide avec dépolarisant est la pile Leclanché. Celui des types à deux liquides dont l'un est dépolarisant, est la pile Daniel! : elle est de beaucoup la plus constante de toutes les piles à dépolarisant.

1005. Pile de Daniell. — L'élément Daniellest le plus ancien des couples à deux liquides. Il fut réellement inventé par le physicien français Becquerel, qui dès 1829 en indiqua le principe. Il reçut plus tard, en 1836, du physicien anglais Daniell une forme pratique.

Principe de l'élément Daniell. — C'est un élément Volta (zinccuivre-eau acidulée), auquel on ajoute, comme dépolarisant, une solution concentrée de sulfate de cuivre.

Description de Vêlement Daniell. — Le pôle négatif est une large lame de zinc amalgamé Z, contournée en forme de cylindre coupé suivant une de ses génératrices ; il est immergé soit dans de l'eau

Voir le Traité élémentaire d'Électricité de M. R. Colson.

acidulée d'acide sulfurique, soit dans de l'eau salée, soit dans une solution de sulfate de zinc : ce premier liquide est contenu dans un premier vase, en verre ou en faïence (ôg. 938).

Le pôle positif C est constitué par un cylindre de cuivre, qui est immergé dans une solution concentrée de sulfate de cuivre, contenue dans un vase en terre poreuse ou en porcelaine dégourdie : ce deuxième vase est placé à l'intérieur du premier.

Fig. 938.

Fonction chimique du dépolarisant — Nous avons dit que c'est le sulfate de cuivre qui joue le rôle de dépolarisant. En eflet, il est décomposé par l'hydrogène, qui se dégage sur l'électrode positive, en cuivre et en acide sulfurique, d'après la formule

chimique

S04Cu + H==Cu + S03,H0.

Le cuivre réduit se dépose sur le pôle cuivre C, où il forme une couche sans adhérence; l'acide sulfurique, rendu libre, se diffuse à travers la cloison poreuse dans l'eau acidulée qui baigne le pôle zinc, et en entretient l'acidité.

Constantes de l'élément Daniell. — La force éleclromotrice E de l'élément Daniell est sensiblement égale à 1 volt1.

La résistance intérieure R de l'élément est variable, suivant les surfaces des électrodes, la structure des vases poreux et la composition ou la concentration des liquides. Elle varie de 1/5 d'ohm à quelques ohms.

Critique de la pile de Daniell. — Une pile formée d'éléments Daniell fournit un courant peu intense, mais très constant, surtout si l'on a soin de maintenir la solution de sulfate de cuivre à l'état de saturation, en plaçant en haut du vase poreux de gros cristaux de sulfate de cuivre, qui se dissolvent au fur et à mesure de l'appauvrissement de la liqueur.

La pile de Daniell a l'inconvénient de s'user en circuit ouvert, surtout lorsque le zinc est en contact avec de l'eau acidulée ou salée.

1006. Modifications de la pile de Daniell. — L'élément Daniell a reçu un grand nombre de modifications. La plus importante est celle qui a consisté à supprimer le vase poreux : la séparation du dépolarisant et du liquide acide est alors obtenue uniquement par la différence de leurs densités. Tels sont Vêlement Callaud et l'élément Minotto, dont l'usage est assez répandu dans les services télégraphiques.

1° Élément Callaud. — Cet élément est contenu dans un vase unique V de verre ou de faïence (fig. 959). Dans le vase est une plaque de cuivre C à laquelle est soudé un fil de cuivre A, isolé du reste de la pile par un enduit de gutta-

Fig. 939.

Fig. 940.

percha t. Au-dessus de la plaque est une couche de cristaux de sulfate de cuivre; puis on achève de remplir avec de l'eau pure; enfin, dans le liquide est

1. La force électromotrice d'une pile étant, d'après la théorie d'Ohm, proportionnelle à la différence des potentiels des deux pôles, s'évalue comme les potentiels en unités de potentiel C.G.S, c'est-à-dire en volls.

immergé en entier un cylindre de zinc Z, pareil à ceux des piles déjà décrites, mais d'une hauteur deux fois moindre. La partie inférieure du liquide se sature de sulfate de cuivre, tandis que la partie supérieure reste à peu près pure, les deux liquides étant maintenus séparés par leur différence de densité et aussi par le passage du courant intérieur. La dépolarisation s'effectue comme dans la pile de Daniell.

La pile de Callaud est non seulement d'une manipulation simple, mais elle procure une notable économie de sulfate de cuivre, et fournit des courants constants pendant deux mois, sans autre soin que d'ajouter un peu d'eau pour remplacer celle qui se perd par l'évaporation. bO couples suffisent pour faire marcher les appareils télégraphiques entre Tours et Bordeaux, sans relais.

2° Élément Minotto. — M. Minotto, de Turin, pour rendre la séparation des deux liquides plus complète, a ajouté à la pile de Callaud une couche de sable un peu gros ou de brique pilée bc, placée au-dessus du sulfate de cuivre ab (fig. 940), qui ici est réduit en poudre pour ne pas laisser passer le sable. La couche bc rend, en effet, la séparation des deux liquides plus complète ;mais elle présente une résistance d'autant plus grande au courant, dans l'intérieur de la pile, qu'elle est plus épaisse.

1007. Élément de Grove. — L'élément de la pile deGrove se compose : 1° d'un vase de verre A , en partie rempli d'eau acidulée avec de l'acide sulfurique (fig. 941); 2° d'un cylindre de zinc Z, ouvert aux deux bouts et fendu dans toute sa longueur : c'est le pôle négatif; 3° d'un vase poreux V, de terre de pipe peu cuile, et rempli d'acide azotique ordinaire; 4° d'une lame de platine P, recourbée en S (fig. 942), et fixée à un couvercle c qui se pose sur le vase poreux : c'est le pôle positif '.

Le dépolarisant est l'acide azotique, qui absorbe l'hydrogène en l'oxydant, d'après la formule

AzOs,HO + H=:AzOJ+ 2H0.

La force électromotrice E de cet élément est égale à lv,96.

Critique de l'élément Grove. — Cette pile est peu en usage, malgré sa grande lorce electromotrice, à cause du prix élevé du platine. Ce métal a, en outre, inconvénient, lorsque la pile a fonctionné un certain temps, de devenir cassant; il se brise par le plus petit, effort. Toutefois M. Adam a observé qu'en chauffant au rouge les lames de platine de la pile de Grove, elles reprennent leur élasticité.

Fig. 941.

Fig. 942

1008. Pile de Bunsen. — L'élément de la pile de Bunsen, ou pile à charbon, inventée en 1845, n'est autre chose qu'un élément de Grove dont la feuille de platine est remplacée par une plaque ou un cylindre de charbon. Ce charbon est préparé en calcinant, dans un moule de tôle, un mélange intime de coke et de houille grasse, bien pulvérisé et fortement tassé; ou bien c'est du charbon de cornue pulvérisé et puis aggloméré : ces deux espèces de charbon sont bons conducteurs.

Description. — Chaque élément se compose de quatre pièces pouvant se placer les unes dans les autres : l°un vase F (fig. 943),

Fig. 943.

de grès ou de verre, qu'on remplit d'une solution au dixième d'acide sulfurique; 2° un cylindre creux Z, de zinc amalgamé; 5° un vase poreux Y, de terre de pipe peu cuite, où l'on met de l'acide azotique ordinaire; 4° une plaque de charbon C. Dans le vase F on place d'abord le zinc, puis le vase poreux, et au centre le charbon, comme on le voit en P. Au charbon on fixe une pince de cuivre m sur laquelle est une borne avec un fil de cuivre, qui est l'électrode positive ; au zinc est fixée une seconde pince n avec un fil qui est l'électrode négative.

Théarie. — Le liquide dépolarisant est l'acide azotique, comme dans l'élément Grove. La pile est inactive tant que la communication n'est pas établie par un conducteur entre le zinc et le charbon ; mais dès qu'elle a lieu, l'action chimique commence. L'eau acidulée est décomposée par le zinc, avec formation de sulfate de zinc; ce métal s'électrise négativement et devient le pôle négatif du couple; l'eau acidulée se charge d'électricité positive

qui passe, au travers du vase poreux, dans l'acide azotique, et de là sur le charbon, qui devient le pôle positif. L'hydrogène qui provient de la décomposition de l'eau ne se dépose pas sur le charbon, mais il réduit l'acide azotique et le transforme en acide hypoazotique, en s'emparant d'un équivalent d'oxygène pour faire de l'eau. Quant au sulfate de zinc formé, une partie se dépose à l'état cristallin et le reste est décomposé, comme dans les piles à un seul liquide, par le courant intérieur : cette décomposition donne lieu à de l'acide sulfurique qui se porte sur le zinc, et à de l'oxyde de zinc qui, ne pouvant passer à travers le vase poreux pour se porter sur le charbon, reste dans le vase extérieur. Le charbon conserve donc une surface parfaitement nette, et c'est là ce qui contribue surtout à conserver au courant son intensité.

Constantes. — La force électromotrice de l'élément Bunsen est d'environ 1*,8. La pile de Bunsen est à la fois la plus énergique et la moins coûteuse des piles à deux liquides et celle dont l'usage est le plus avantageux. Toutefois elle a l'inconvénient de répandre des vapeurs d'acide hypoazotique tout à fait incommodes lorsque les couples sont nombreux.

Montage de la pile. — Pour monter une pile en série ou en ten-

Fig. 941.

sion, on dispose un certain nombre de couples comme le montre la figure 944. Le charbon de chacun d'eux est relié au zinc du suivant au moyen de deux pinces r/i, n, et d'une lame de cuivre c, représentées au-dessus de la figure. La lame de cuivre est serrée d'un bout entre le charbon et la pince par une vis de pression, et

de l'autre elle va se souder sur la pince n; celle-ci se fixe sur le zinc du couple suivant, et ainsi de suite d'un pôle à l'autre. La pince du premier charbon et celle du dernier zinc sont seules munies de bornes, d'où partent les électrodes e et c'.

1009. Détails techniques sur le montage de la pile de Bunsen. — La

manipulation de la pile de Bunsen est longue, pénible, et demande à être laite avec soin, si l'on veut tirer de l'appareil tout son effet.

On doit d'abord faire le mélange d'eau et d'acide sulfurique d'avance dans un seul vase, afin d'avoir exactement le même degré de concentration pour tous les couples. Ayant versé premièrement l'eau dans un baquet de bois, on ajoute un dixième, eu volume, d'acide sulfurique ordinaire, de manière que la dissolution marque 10 à 11 degrés au pèse-acide de Baume. Si l'on n'a pas de pèse-acide, on reconnaît pratiquement que l'eau est suffisamment acidulée quand elle devient tiède, et qu'une goutte déposée sur la langue ne peut y être conservée.

Quant aux couples, on doit les ranger à la suite les uns des autres sur une table ou un plancher bien sec, en veillant à ce qu'ils ne se touchent entre eux que par les lames et les pinces en cuivre de jonction. On verse ensuite, avec un entonnoir, l'acide azotique dans les vases poreux jusqu'à deux centimètres du bord, puis on remplit de la même manière les pots extérieurs avec l'eau acidulée jusqu'à un centimètre du bord, ce qui établit à peu près l'égalité de niveau des deux liquides, condition essentielle pour la constance de la pile. Dès que l'acide azotique est versé dans les vases poreux, on doit introduire l'eau acidulée, afin de ne pas donner à l'acide azotique le temps de traverser ces vases et de venir attaquer les zincs.

L'établissement de bons contacts étant indispensable pour qu'une pile fonctionne bien, on doit décaper avec soin, en les frottant avec du papier de verre, les lames de cuivre qui s'engagent dans les pinces, et maintenir bien propres les faces internes de ces dernières.

L'acide azotique, s'il est neuf, doit marquer 40° au pèse-acide, etpeut servir jusqu'à ce qu'il ne marque plus que 26°. On y ajoute alors un cinquantième, en volume, d'acide sulfurique; mais après cette addition il ne peut servir qu'une fois. L'eau acidulée sert généralement deux fois, à moins que le sulfate de zinc formé ne commence à cristalliser.

Ce qui a le plus d'importance pour conserver la pile en bon état, c'est une bonne amalgamation des zincs. On reconnaît qu'un zinc a besoin d'être amalgamé quand il fait entendre un sifflement dans l'eau acidulée sans que la pile soit en activité. S'il est fortement attaqué, on voit l'eau fumer et même bouillonner ; dans ce cas, il faut tout de suite retirer le zinc, sinon quelques heures suffisent pour le trouer. Pour amalgamer les zincs, on les trempe quelques secondes dans l'eau acidulée (la même que celle de la pile), afin de les décaper; puis on les place un à un dans un vase de terre contenant un peu d'eau acidulée (deux fois plus que la première), et deux kilogrammes de mercure environ qu'on étend sur le zinc à l'aide d'une brosse de fil de fer. Quand les zincs sont amalgamés, on les plonge dans un baquet d'eau, au fond duquel, après l'opération, on retrouve l'excès de mercure.

1010. Élément Marié-Davy. — C'est un élément analogue à celui de Bunsen, sauf que le dépolarisant, au lieu d'être de l'acide azotique, consiste en une pâte de sulfate de protoxyde de mercure, tassée autour du charbon (iig. 915).

La réaction dépolarisante est exprimée par la formule

Hg*0,S05 + II = 2Hg+ II0,S03.

La force électromotrice E=lv,2.

Fig. 945.

1011. Piles à un seul liquide avec dépolarisant liquide. — Piles au bichromate. — Les piles à un seul liquide, qui sont munies d'un dépolarisant liquide, rentrent dans la catégorie des piles à courant constant. Ce dépotarisant est toujours un bichromate de potasse ou de soude, ou de l'acide chromique en dissolution. Les différents modèles de ces éléments ne diffèrent que par les proportions du bichromate qui entre dans la composition du liquide. Le type de ces éléments est l'élément ou la pile dite au bichromate de potasse.

Il y a deux espèces de piles au bichromate de potasse : un élément à deux liquides et un élément à un seul liquide.

1° Pile au bichromate à deux liquides. — Cet élément ne diffère de l'élément Bunsen (fig-. 913) qu'en ce que l'acide azotique du vase poreux est remplacé par la dissolution suivante : 900 grammes d'eau, 50 grammes de bichromate et 50 grammes d'acide sulfurique. On fait dissoudre à chaud le bichromate, puis on ajoute l'acide. Quant à l'eau du vase de grès, elle est acidulée au vingtième d'acide sulfurique. Cette pile offre le grand avantage de ne point répandre de vapeurs d'acide hypoazotique ; mais elle se polarise très rapidement par un dépôt d'oxyde de chrome sur le zinc, et donne alors un courant peu intense.

La force électromotrice initiale est de 1*,8 à 2 volts, comme l'élément à un seul liquide; mais la résistance intérieure est plus forte, à cause de l'interposition du vase poreux.

2° Pile au bichromate à un seul liquide. — Le liquide unique consiste en une dissolution de bichromate de potasse additionnée d'acide sulfurique. Il n'y a qu'un vase extérieur en verre, contenant le liquide, et pas de vase poreux. Le pôle positif est constitué par deux plaques de charbon de cornue, fixées parallèlement sur un disque de caoutchouc durci. Une lame de zinc amalgamé, d'une longueur moitié moindre , peut être introduite entre ces plaques, à l'aide d'une tige à coulisse : c'est le pôle négatif. L'élément ne fonctionne que lorsqu'on fait glisser le zinc dans sa coulisse, de manière à le faire plonger dans le liquide (fig. 946).

11 se produit, quand le circuit est fermé, un sulfate double de chrome et de potasse avec dégagement d'oxygène C'est

GANOT. 77

cet

oxygène qui brûle l'hydrogène dégagé et supprime la polarisation des électrodes. Aussi cette pile, quoique à un seul liquide, ne se polarise-t-elle que lentement : elle peut fonctionner pendant 9 à 10 heures.

Plusieurs formules du liquide actif ont été données par Poggendorff, Dulaurier, Trouvé, Tissandier, et constituent autant de modèles de pile au bichromate.

Constantes. — La force électromotrice E varie de 1T,8 à 2 volts. La résistance intérieure R est d'autant plus faible que la proportion d'acide sulfurique est plus forte : elle est généralement de quelques centièmes d'ohm.

1012. Pile à un seul liquide, avec dépolarisant solide. — Pile de Leclanché. — Les éléments, à courant constant, qui rentrent dans cette catégorie, sont les éléments de Leclanché, de Marche, de Lalande et Chaperon. Nous décrirons, comme type, Vêlement Leclanché.

Élément Leclanché. — Le pôle négatif est constitué par une tige de zinc plongée dans une dissolution de chlorhydrate d'ammoniaque. Le pôle positif est une plaque de charbon, surmontée d'une sorte de tête en plomb, qui est enfouie dans un mélange dépolarisant, formé de peroxyde de manganèse et de charbon de cornue en

Fis. 948.

gros grains. Lorsqu'on ferme le circuit, le zinc est attaqué par le chlorhydrate, et il se forme du chlorure de zinc, qui est soluble ; quant à l'hydrogène dégagé, il se porte sur le peroxyde, et le ramène à l'état de sesquioxyde en formant de l'eau.

Dans un premier modèle de cet élément, un vase poreux contenait le mélange dépolarisant avec le charbon ; le chlorhydrate était contenu avec le zinc dans un vase extérieur en verre (fig. 947).

Dans un modèle plus récent, le vase poreux est supprimé ; le mélange dépolarisant a été solidifié par pression, et on lui a accolé la lame de charbon. Quant à la tige de zinc, elle est appliquée à la masse à l'aide de bandes de caoutchouc, et simplement isolée par l'interposition d'une plaque en bois (fig. 948). Sous cette forme simple, l'élément peut fonctionner sans interruption pendant plusieurs mois et l'emploi en est très commode.

Constantes de Vêlement Leclanché. — Cet élément présente l'avantage de ne travailler qu'en circuit fermé. Ses constantes sont les suivantes :

Force électromotrice lv,48

Résistance [intérieure \ £ élément à vase poreux. . de V à 8» ( 2° élément a agglomères. . de 0°,9 a 1°,8

1013. Piles secondaires OU Accumulateurs. — Les piles que nous avons étudiées jusqu'ici produisent le courant directement, par suite des réactions réciproques des substances mises en présence : on les appelle piles primaires. Il en est d'autres, au contraire, qui ne peuvent donner de courant que si elles ont été traversées préalablement par le courant d'une pile primaire : on les appelle pour cela piles secondaires. Telles sont les piles qui utilisent ce courant de polarisation qui constitue le plus grand inconvénient des piles primaires à un seul liquide.

De la Rive a constaté le premier que des lames de platine, ayant servi à transmettre le courant dans un liquide décomposable, puis étant retirées de ce liquide et plongées dans de l'eau distillée, donnent naissance à un courant, qui est inverse du courant primaire qu'elles avaient transmis. Matteucci démontra plus tard que cette polarisation des électrodes de platine, et la forGe électromotrice inverse qui en résulte, étaient dues à des couches de bulles d'oxygène et de bulles d'hydrogène, déposées et accumulées respectivement sur chaque lame.

Le courant observé par de la Rive est le type des courants secondaires; l'ensemble des deux électrodes de platine et du bain d'eau distillée constitue une pile secondaire. Toute pile secondaire est encore appelée accumulateur, parce qu'elle accumule l'électricité sous la forme des produits chimiques résultant du passage des courants primaires.

Le plus ancien des accumulateurs est la batterie secondaire de M. Planté.

1014. Batteries secondaires de M. Planté. —Principe. — Les piles à deux liquides, à courant constant, avaient été imaginées par M. Becquerel pour supprimer les effets de la polarisation. M. Planté chercha, au contraire, à les utiliser, en recueillant les courants secondaires qui en résultent.

Ayant mesure l'intensité de ces courants, il trouva que la force électromotrice secondaire d'un voltamètre à lames de plomb, dans l'eau acidulée à

Fig. 949

l'acide sulfurique, était plus énergique et plus constante que celle de tous les autres métaux, et qu'elle dépassait la moitié de celle d'un Grove ou d'un Bunsen. Il n'y avait donc qu'à accroître la surface des électrodes, de manière à en diminuer la résistance, pour avoir un élément secondaire d'une grande puissance.

Construction d'un élément Planté. — On enroule, autour d'un cylindre eu bois ou en métal, deux lames de plomb séparées par deux ou trois bandes de

caoutchouc (fig. 949). L'enroulement une t'ois effectué, on enlève le rouleau intérieur et l'on maintient les spires en place en interposant de petits croisillons en gutta-percha ramollis par la chaleur. Le couple est introduit dans un vase cylindrique en verre et. assujetti à l'intérieur par de petites cales en gutta-percha. Le vase est rempli d'eau acidulée au ~. Un élément ordinaire a une superficie de 1 mètre carré.

Charge. — On fait passer dans l'élément ordinaire, comme dans un voltamètre, le courant de deux éléments fyinsen ou trois éléments Daniell. La charge dure de 20 à 30 minutes. Le travail du courant s'accumule sous forme d'oxydation du plomb d'une part, et, d'autre part, de réduction de l'oxyde do plomb (qui a pu être formé antérieurement pendant le passage du courant secondaire).

La limite de charge est atteinte, dans un couple bien formé, lorsque les bulles de gaz commencent à se dégager.

Constantes. — La force électromotrice d'un couple bien formé atteint celle de deux à deux et demi éléments Daniell; la résistance intérieure varie entre | et | de celle d'un élément Daniell. Un couple secondaire bien formé et bien chargé peut (même au bout de deux ou trois semaines) rougir un fil de plomb d'un demi-millimètre de diamètre.

Rendement. — M. Planté a mesuré le rapport du travail électrique restitué pendant la décharge, au travail électrique dépensé pendant la charge. En décom-

Fig. 930.

posant du sulfate de cuivre dans un voltamètre, il a trouvé ce rapport éeal à 0,88.

Batteries. — M. Planté a construit le premier un accumulateur, en accouplant vingt de ses éléments de manière à former une pile ou une batterie (fig. 950) La pile est munie d'une pièce appelée commutateur, qui permet de coupler à volonté les éléments soit en tension, soit en quantité. Ce dernier couplage réduit au -— la résistance de la pile : on en profite pour y faire passer le courant de la pile primaire et pour charger la batterie. Quand la charge est effectuée, on rétablit le couplage en tension ; les forces électromotrices de

chaque élément s'ajoutent alors, comme dans une pile de Volta, et l'on a une force électromotrice totale 20 fois plus grande qu'avec un seul élément.

1015. Modifications de l'accumulateur Planté. — On a cherché à perfectionner l'accumulateur Planté en accélérant la formation des couches de plomb poreux et de plomb peroxyde ; car c'est de l'épaisseur de ces couches que dépend la puissance de l'appareil.

1° Perfectionnement de Planté. — M. Planté a indiqué un premier moyen, qui consiste à attaquer les lames de plomb préalablement par l'acide azotique : il les rend ainsi plus aptes à subir l'action du courant primaire.

2° Accumulateurs Faure. — M. Faure a proposé le perfectionnement suivant. Il recouvre préalablement les deux lames de plomb d'une couche de minium (Pb304), maintenue au moyen de lames de feutre ou de flanelle. Sous l'action du courant primaire, le minium se transforme rapidement en peroxydo (PbO2) sur la lame positive, et en plomb spongieux (Pb) sur la lame négative : les deux lames actives sont ainsi plus vite obtenues et l'accumulateur plus vite formé.

Mais les couches actives de peroxyde n'adhèrent pas suffisamment aux électrodes et se désagrègent rapidement; de plus, le feutre et la flanelle interposés augmentent la résistance intérieure et se désorganisent au contact de l'eau acidulée *.

1016. Constantes des accumulateurs genre Planté (au plomb). — Quels que soient la constitution et le mode de formation des divers accumulateurs au plomb, leurs constantes sont sensiblement les mêmes.

1° Force électromotrice. — Elle est environ de 2V,2 au commencement, de 2 volts environ pendant la plus grande partie de la décharge, et de lv,7 à la fin.

2° Résistance intérieure. — Elle varie suivant le développement des lames, leur écartement et la concentration des liquides, mais elle ne dépasse jamais quelques centièmes d'ohm.

3° Capacité d'emmagasinement. — Pour des accumulateurs bien formés, elle peut atteindre 4000 kilogrammètres par kilogramme de plomb.

4° Rendement électrique. — Le travail électrique rendu par l'accumulateur est environ 40 pour 100 du travail total fourni par la source primaire, et 60 pour 100 du travail emmagasiné.