DE L'AFFAIBLISSEMENT DE LA PILE

tame qui avait servi d'électrode négatif absorba de l'oxygène, et l'antre de l'hydrogène. Des lames neuves plongées, l'une dans ce dernier gaz, l'autre dans l'oxygène, donnent aussi un courant quand on les enfonce ensuite dans un liquide conducteur. Il suffit, du reste, qu'une seule des lames ait été plongée dans un des gaz pour qu'on obtienne un courant, et l'on remarque alors que l'hydrogène donne un résultat beaucoup plus marqué que l'oxygène. M. Schœnbein a trouvé même qu'il suffit, pour obtenir un courant, qu'une des lames neuves plonge dans de l'eau contenant de l'oxygène, et l'autre dans de l'eau distillée; les deux liquides sont séparés dans un même vase par une cloison poreuse. L'eau est hydrogénée, soit artificiellement, soit parce qu'elle a reçu de l'hydrogène dans la décomposition de l'eau, produite préalablement avec le même appareil. L'eau mêlée d'oxygène ne lui a pas donné de courant dans les mêmes circonstances.

M. Daniell a signalé, parmi les substances qui se déposent sur la lame inactive dans l'eau acidulée, du zinc métallique provenant de la décomposition du sulfate de zinc formé. Cette couche, qui peut être assez épaisse pour qu'on puisse la détacher par fragments, constitue une lame de zinc opposée à celle du couple, et fournissant un courant opposé à celui que l'on veut obtenir.

Indépendamment de l'action chimique qu'ils produisent, les dépôts, surtout quand ils sont gazeux, ralentissent encore l'action chimique en s'interposant entre les lames métalliques et le liquide, et forment un obstacte au passage de l'électricité, du liquide dans le métal, ou vire versa

Il est facile de comprendre maintenant pourquoi l'affaiblissement se montre surtout quand le circuit est fermé ; c'est que, alors, le courant intérieur de la pile n'étant pas contrebalancé par le contre-courant des pôles (1455), les dépôts se forment rapidement. Quand on ouvre le circuit, ces dépôts se dissolvent, et la pile reprend son énergie. Un courant d'une autre pile, dirigée en sens contraire de celui de la première, détruit la polarité en formant des dépôts de nature opposée qui neutralisent ceux qui existaient déjà.

C'est surtout sur la lame inactive, qu'il se forme des dépôts. Celui qui tend à recouvrir la lame attaquée est généralement dissous, par le fait même de l'action chimique qui s'y produit. Dans les piles à zinc et eau acidulée, le métal inactif reçoit, comme nous l'avons vu, une couche de gaz hydrogène. On rend moindre l'épaisseur de cette couche en chaque point , en donnant au cuivre une plus grande étendue qu'au zinc; ce qui nous donne aussi l'explication de l'accroissement de puissance qu'on obtient quand on replie le cuivre autour du zinc, comme dans la pile de Wollaston.

4462. De la destruction de la couche d'hydrogène an moyen de l'oxygène. — Il résulte de ce qui précède, que, pour qu'une pile chargée avec de l'eau acidulée conserve sa force, il faut enlever au fur et à mesure l'hydrogène qui se dépose sur la lame inactive. On peut parvenir à ce résultat en absorbant ce gaz au moyen de l'oxygène. C'est ce que l'on fait en ajoutant un peu d'acide azotique à l'eau acidulée : cet acide passe à l'état d'acide hype-

SOURCES D ELECTRICITE

azotique, en cédant de l'oxygène à l'hydrogène, qu'il absorbe en partie en formant de l'eau. L'acide azotique attaquant aussi le cuivre, le liquide prend une teinte verte.

Aetlon de l'oxygène de l'air sur la pile. — Nous avons VU que la pile absorbe l'oxygène ambiant, et que cette absorption augmente son activité (1451). M. Adie, puis Viard1, ont prouvé que c'est en absorbant l'hydrogène de la lame inactive que l'oxygène agit dans ce cas. Viard opérait en plongeant les métaux dans un liquide aéré ou purgé d'air par Fébullition. La fig. 1084 représente l'appareil dont il a fait principalement usage. Les deux lames métalliques /, /' sont renfermées dans des tubes /, ï soutenus par un bouchon dans un même vase de verre, et fermés à leur partie inférieure par une membrane. L'un d'eux est entièrement rempli de liquide aéré, l'autre , du môme liquide privéd'airparl'ébullition ; ils comrauniquententre eux par du liquide de même espèce dans lequel ils plongent.

Dans un grand nombre d'expériences , faites sur divers métaux et sur une dizaine de dissolutions différentes, Viard a reconnu que

la force du courant augmente quand la lame la moins attaquée se trouve dans le liquide aéré, ce qui montre bien que l'oxygène agit principalement en absorbant l'hydrogène de cette lame. Viard a encore procédé en comparant les intensités du courant quand les deux lames plongeaient dans la même dissolution , successivement bouillie ou aérée. Parmi les différentes expériences qu'il a faites à ce sujet , nous citerons la suivante : les deux métaux n, n' (fig. 1085) sont engagés dans un gros tube T qu'on a rempli de dissolution bouillie, au moyen de pointes effilées que l'on a ensuite scellées à la lampe. Le courant produit ayant été observé, on casse les pointes, en plaçant le tube obliquement, de manière que la pointe la plus élevée plonge dans une dissolution aérée ; le tube fonctionne comme un siphon , et le liquide qu'il renferme est remplacé par du liquide aéré. Aussitôt le courant donne une déviation au moins cent fois plus grande qu'auparavant. M. Grove avait déjà constaté qu'un couple de zinc et platine incapable de décomposer l'eau, la décomposait dès qu'on mettait la lame de platine en contact avec de l'oxygène gazeux. Viard a constaté encore , en mettant le liquide à l'abri du contact de l'air, et plaçant des cloches graduées remplies d'oxygène au-dessus des deux métaux du couple, que ce gaz est absorbé , et bien plus quand le circuit est fermé que lorsqu'il est ouvert , comme on pouvait le prévoir. Les expériences

Fig. 4Q85.

* Annale* de chimie et de physique, 3« série, t. XXXVI, p. 429, et XL1I, p. 5.

PILES CLOISONNEES.

Fig. 4 086. —4/40.

duraient de 20 à 25 jours avec l'eau pure, et 15 à 16 heures seulement avec des liquides plus actifs.

4463. PILES A COURANT CONSTANT A UN SEUL LIQUIDE NoilS décrirons

d'abord la pile de Smée, dans laquelle la surface de la lame inactive est modifiée

de manière que le gaz hydrogène puisse s'en séparer facilement. La fig. 1086

représente un élément de cette pile, vu de face et de profil, z, zz' sont des

lames de zinc réunies' par le haut, et serrées, au moyen

d'une pince à vis a, a', contre une règle de bois ce. Cette

règle est composée de deux parties, entre lesquelles est

serrée, par son extrémité supérieure, une lame de platine pp,

dont la largeur est à peu près triple de celle du zinc.

Comme on donne, par économie, une très faible épaisseur

à la lam^de platine , on la soutient par un cadre en bois.

Le couple plonge dans de l'eau renfermant à peu près j

d'acide sulfurique. Le zinc est amalgamé, pour éviter les

actions locales (1459), et le platine est platiné, c'est-à-dire

recouvert de poudre de platine qui empêche l'hydrogène

d'adhérer , ou plutôt qui fait que la couche d'hydrogène

adhérente reste toujours la même. 11 résulte de là que le courant produit

conserve une intensité sensiblement constante, mais moindre que celle qu'il

posséderait si l'hydrogène n'adhérait pas du tout au platine.

Pour platiner la lame de platine, on la plonge, bien décapée, dans une dissolution de chlorure double de platine et de potassium, et on la fait communiquer avec le pôle négatif d'une pile dont le pôle positif communique avec la dissolution. Le chlorure est décomposé par le courant de la pile, et le platine se dépose sous forme de poudre noire, sur la lame de platine qui sert d'électrode négalif.

Au lieu de platine, M. Smée a employé du plaqué d'argent, comme moins coûteux ; mais il se prête mal au platinage, à cause de son poli. M. Boquillon a levé ainsi la difficulté : il dépose sur une lame de cuivre, par décomposition d'un sel, une couche de cuivre, qui rend la surface rugueuse ; et sur cette couche, une couche d'argent, qui se trouve ainsi couverte d'aspérités; c'est sur la surface argentée ainsi obtenue qu'il précipite le platine en poudre. Enfin, M. Poggendorff ayant remplacé le platine platiné, par une lame de cuivre couverte d'une couche de cuivre pulvérulent, en a obtenu de très bons résultats.

La pile de Sturgeon (1435), dont le zinc est amalgamé, donne, quand le vase de fonte est devenu rugueux par l'oxydation, des résultats analogues à ceux de la pile de Smée, l'hydrogène n'adhérant plus h la surface du vase.

Analysons maintenant les effets électriques qui se produisent pendant les actions chimiques complexes qui ont lieu au contact du liquide et du zinc. Ce que nous allons dire pourra s'appliquer à toutes les piles à un *eul liquide. Il y a ici trois actions chimiques : décomposition de l'eau, oxydation du zinc, combinaison de l'oxyde de zinc avec l'acide sulfurique. Dans la décomposition

Fig. 4 087.

342 SOURCES d'électricité.

de. l'eau, l'hydrogène prend le fluide positif, qu'il communique au liquide, et l'oxygène le fluide négatif; mais en se combinant avec le zinc, ce dernier gaz prend le fluide positif, ce qui le ramène à l'état neutre, et le zinc prend le fluide négatif. Quant à la combinaison de l'acide et de l'oxyde de zinc, les électricités qu'elle dégage se neutralisent dans la combinaison des substances qui les ont reçues ; de sorte que, en définitive, les électricités recueillies sont simplement celles qui correspondent à la décomposition de l'eau. Nous verrons plus tard des expériences qui confirment cette manière de voir.

Pile de Bagration. — Le prince de Bagration a imaginé des couples à action lente , pouvant fonctionner pendant longtemps avec une intensité d'une constance remarquable. Une lame de zinc z ( fig. 1087), et une lame de cuivre c plongent sans se loucher dans un vase rempli de sable mouillé avec une dissolution de chlorhydrate d'ammoniaque; le courant dure jusqu'à la destruction du zinc, quand on a soin d'arroser de temps en temps le sable avec la dissolution. On peut réunir plusieurs couples, en les disposant d'une manière concentrique dans un môme vase ou dans des vases séparés. Ces vases sont quelquefois des tonneaux, et l'on a alors des couples de grandes dimensions.

M. Bain, M. Loomis se sont aussi procuré des courants sensiblement

constants, en implantant simplement des lames métalliques dans le sol humide. Les piles que nous venons de citer ne donnent pas le maximum d'intensité. Les piles qui sont en même temps énergiques et à courant constant, contiennent deux liquides différents ; c'est parmi ces piles que l'industrie choisit celles dont elle fait le plus fréquemment usage.

4464. piles CLOisoinrÉES ou a deux liquhies — Pour obtenir une pile à courant constant, il faut : 1° conserver au liquide qui agit sur le zinc, toujours le même degré de concentration ; 2° éviter tout dépôt sur la lame inactive. Le moyen le plus sûr pour remplir celte dernière condition, consiste à plonger cette lame dans un liquide particulier qui soit capable d'absorber l'hydrogène ; les deux liquides sont alors séparés par une cloison que l'électricité peut traverser, ce qui a fait donner à ces piles le nom de piles cloisonnées. Le premier couple à deux liquides a été imaginé, en 1829, par M. Becquerel, qui l'a nommé chaîne simple à oxygène '.

Chaîne simple a oxygène. — La fig. 1088 représente un des couples de ce système. F est un flacon rempli iï acide azotique, dans lequel plonge un gros tubeT, fixé par un bouchon. La partie inférieure de ce tube est fermée par un morceau de vessie , recouvert d'une couche d'argile ou de kaolin en pâte épaisse, et il est rempli d'une dissolution de potasse. Un peu de coton

* Annales de chimie et Je physique, 2e série, t. XLI, p. 4 9, et '3« série, t 111, p. 436.

PILES CLOISONNES.

Fig 4 088.

humide, placé au-dessus de l'argile, l'empêche d'être délayée par le liquide. Des lames de platine b et a, munies de fils, plongent dans l'acide et dans la potasse. Les deux liquides se combinent à travers le tampon d'argile, et il en résulte un courant extérieur dans le sens que nous connaissons (1446). Il y a, de plus, un autre courant à travers le liquide ; ce courant décompose l'eau de la potasse, et l'oxygène se dégage autour de la lame b. Quant à l'hydrogène, il se transporte à travers les liquides, pour se rendre sur la lame a; mais, arrivé dans l'acide azotique, il est absorbé par l'oxygène d'une partie de ce dernier qui passe à l'état d'acide hypo-azotique, ce qui colore le liquide en vert. Il ne se fait donc pas de dépôt gazeux en a. Ce même courant intérieur décompose l'azotate de potasse qui résulte de la combinaison de l'acide et de la potasse, l'acide se rend au pôle négatif en b, et la base au pôle positif en a (1438). Or, ces substances sont absorbées, l'une par la potasse, l'autre par l'acide ; les lames b et a sont donc exemptes de dépôts, ce qui fait que le courant reste constant pendant plusieurs jours.

On augmente l'intensité de ce courant en remplaçant la lame b par une lame de zinc amalgamé, qui se combine avec l'oxygène en prenant l'électricité négative (1450), et, par conséquent, en formant un nouveau courant qui s'ajoute à celui qui résulte de la combinaison de l'acide avec la potasse. Un couple semblable est capable, à lui seul, de décomposer l'eau.

Plus tard, M. Becquerel a disposé le couple à oxygène, d'une autre manière : l'acide et la potasse sont placés dans des vases séparés A et B ( fig. 1089 ), et communiquent au moyen d'un tube aSa' dont la partie V est en verre , et les parties a et a' en platine , portant les électrodes. De l'argile, retenue par de petits couvercles en platine criblés de trous , est placée dans les extrémités ; le reste du tube est rempli d'eau salée. Quand on fait communiquer les électrodes , on obtient un courant provenant de l'action de l'eau et du sel sur l'acide d'une part, et sur la potasse, de l'autre. La dissolution de sel finit par se remplir de cristaux d'azotate de potasse ; on la renouvelle de temps en temps, en séparant le tube Y des pièces de platine a et a'.

M. Matteucci a fait beaucoup d'expériences sur des piles construites avec deux liquides différents et un seul métal. Nous aurons plus tard occasion d'en citer quelques résultats.

Plie de Danieii. — M. Daniell a imaginé, en 1836, une pile à cloison, qui donne un courant constant et énergique. Guidé par le désir d'empêcher le dépôt de zinc qu'il avait remarqué sur le cuivre de certaines piles, il eut l'idée

Fig. 4 089.

344 SOURCES d'électricité.

de séparer les deux métaux par une cloison poreuse , et de plonger le métal inactif dans une dissolution capable d'absorber l'hydrogène. La/ty. 1090 représente le couple qu'il a d'abord construit : CC est un vase en cuivre qui sert d'élément inactif, et contient une dissolution saturée de sulfate de cuivre. Des rebords , ub, cd, servent à attacher une portion d'intestin de bœuf, qui reçoit de l'eau mêlée d'acide sulfurique , dans laquelle on plonge un morceau de zinc amalgamé z. Il n'y a pas d'action chimique tant que le circuit reste ouvert ; mais, dés qu'il est fermé , le zinc est attaqué par l'acide, et il se forme du sulfate de zinc; l'hydrogène de l'eau décomposée arrive dans le sulfate de cuivre, s'empare de l'oxygène de l'oxyde de cuivre, et le métal se dépose sous forme pulvérulente sur la lame inactive , dont la surface reste ainsi toujours de même nature.

Pour obtenir une action constante , il faut que les

dissolutions ne se modiûent pas. Pour cela , on fait

arriver de l'eau acidulée goutte à goutte dans la case

Fr. 4 090. z*nc> et l'excédant de liquide, contenant le sulfate

de zinc que sa densité entraîne au fond, sort par le

tube recourbé t. La dissolution de sulfate de cuivre est maintenue à l'état

de saturation par des cristaux de sel qui y sont plongés.

Au lieu d'eau acidulée, on emploie souvent une dissolution de sel marin ou de sulfate de zinc, qui, restant toujours identique, n'a pas besoin d'être renouvelée. La réaction qui se produit dans ce cas a été interprétée de différentes manières. Tant que le circuit reste ouvert, il n'y a pas d'effet chimique ; mais dès qu'il est fermé, le zinc est attaqué, et du cuivre se dépose sur le cylindre CC. On peut dire que l'eau des dissolutions est d'abord polarisée , comme nous l'avons expliqué (1450); dés que le circuit est fermé, l'eau est décomposée, l'oxygène s'unit au zinc, et l'hydrogène tend à se dégager sur la lame de cuivre ; mais rencontrant le sulfate de cuivre , il réduit l'oxyde de cuivre en formant de l'eau, déposant le métal, et mettant l'acide sulfurique en liberté. Cet acide est transporté par le courant intérieur jusqu'à l'oxyde de zinc, avec lequel il se combine. On ne voit pas comment peut se faire ce dernier transport ; mais nous aurons plus tard à signaler une foule de cas où des transports semblables ont lieu d'une manière évidente, ce qui suffit pour qu'on puisse les concevoir ici. La forme qu'on donne au couple de Daniell est très variable. Les fig. 4091, 4092 et 4093 représentent trois dispositions souvent employées. C (fig. 4091) est un cylindre en cuivre, lesté avec du sable et fermé à sa partie supérieure par un cône qu'entoure un rebord a criblé de trous. Une vessie V, attachée à la partie supérieure du rebord , enveloppe le cylindre de cuivre et reçoit la dissolution saturée de sulfate de cuivre. Des fragments du môme sel sont placés sur le cône, et maintiennent l'état de saturation. Un manchon en zinc s, ouvert aux deux bouts et fendu suivant une arête, est plongé dans une dissolution de