PILE DE BUNSEN

pipède de charbon. Une pince spéciale adaptée à la partie supérieure de ce parallélipipède servira de pôle positif et pourra se relier à la lame de cuivre qui dans l’élément voisin est fixée au zinc par un rivet ou par une pince spéciale.

L’inconvénient très réel de cette pile, qui donne d’ailleurs de bons résultats, provient du dégagement de vapeurs nitreuses acides qui sont la conséquence de la réduction de l’acide azotique par l’hydrogène : aussi son emploi exige-t-il que la pile soit montée en dehors des pièces fermées, des chambres habitées, des laboratoires, des salles de collections, etc.

Dans les premiers modèles la disposition était renversée : on trouvait dans le vase poreux l’eau acidulée d’acide sulfurique et le zinc,

Fig. 235. — Élément de Bunsen.

et extérieurement on plaçait le charbon et l’acide azotique. Mais la forme de cylindre annulaire que l’on devait donner aux charbons était coûteuse et fragile, et le modèle actuel offre à cet égard un grand avantage.

Poui certaines expériences où l’on a besoin de grandes quantités d’électricité, on emploie des éléments dans lesquels le zinc présente une sui face considérable. Pour que la place occupée par les éléments ne soit pas trop grande et que le groupement s’en fasse sans difficulté, on donne aux vases de grès une forme de parallélipipèdes rectangles aplatis. A l’intérieur on place un zinc deux fois recourbé, au milieu duquel s’introduit le vase poreux qui présente une forme

semblable à celle du vase extérieur. Enfin le charbon est en plaques minces qui pénètrent dans ces vases poreux. On voit que la surface du zinc est augmentée tout en diminuant le volume extérieur de l’appareil et que, de plus, le métal se trouvant ainsi rapproché du zinc autant que possible, la résistance est diminuée; pour les piles grand modèle ayant Ura,70 de hauteur, la résistance tombe à 0,06 ohm.

L’avantage de ce modèle de pile provient, d’une part, de ce que sa force électromotrice est plus grande que celle de l’élément Daniell ; d’autre part, de ce que, à dimension égale, la résistance est plus faible : elle peut être considérée comme 15 à 20 fois moindre au début. Mais, et c’est là un inconvénient réel, la résistance de la pile Bunsen change notablement par suite des modifications de composition des liquides. Aussi le courant ne présente-t-il pas une constance pareille à celle des Daniell.

Nous ne nous arrêterons pas aux dispositions diverses que l’on a essayées pour faciliter le montage de la pile de Bunsen et éviter l’usure des zincs ou le mélange des liquides lorsque la pile ne fonctionne pas. Ces dispositions sont faciles à concevoir, à imaginer, et il ne semble pas qu’aucune ait donné dans la pratique des résultats assez satisfaisants pour que l’usage s’en soit généralisé.

337. Pile de Marié Davy. — La pile de Marié Davv peut être rapprochée de la pile de Bunsen dont elle diffère en ce que la substance qui produit la dépolarisation, au lieu d’être de l’acide azotique, est du sulfate de mercure. La disposition est celle même de la pile de Bunsen ; mais le charbon, placé dans le vase poreux au lieu de plonger dans un liquide, est entouré par une pâte liquide contenant le sel. Ce sel peut être le sulfate mercureux ou le sulfate mercurique ; les cahiers des charges de l’administration télégraphique française exigent l’emploi du sulfate mercureux.

Dans un cas comme dans l’autre, l’hydrogène provenant de l’action du zinc sur l’acide sulfurique passe à travers la paroi poreuse et, réduisant le sulfate, reforme de l’acide sulfurique (sulfate d’hydrogène) en mettant le mercure en liberté. Ce mercure tombe au fond du vase et vient baigner le pied du prisme de charbon.

Il importe de remarquer que le charbon joue seulement le rôle de conducteur et pourrait être remplacé par toute autre substance qui ne serait pas attaquée par le sel employé. On aurait pu, par exemple, prendre du mercure pour pôle positif, et alors la pile devrait être considérée comme se rapprochant absolument de la pile de Daniell dans laquelle le cuivre aurait été entièrement rem-

PILE AU BICHROMATE DE POTASSE

placé par le mercure. On voit d’ailleurs que lorsque la pile a commencé à fonctionner, il se dépose du mercure dans le vase poreux et que, de ce moment, cette assimilation est absolument justifiée.

Si l’on emploie le sulfate mcrcureux, comme ce sel est peu soluble, il passe difficilement à travers le vase poreux quand la pile ne fonctionne pas : la petite quantité qui peut passer est, d’ailleurs, sans inconvénient, car le mercure qui en résulte se porte sur le zinc dont il entretient l’amalgamation. Mais, par contre, la faible solubilité fait que la dissolution du sulfate s’épuise vite lorsque la pile fonctionne, que la résistance augmente rapidement et que, même, l’appauvrissement pourrait être tel que l’absorption de l’hydrogène dégagé ne put se produire que d’une manière incomplète. Il importe donc de ne pas faire fonctionner cette pile longtemps de suite, et de la laisser reposer de manière à permettre à la dissolution de se reformer.

Si l’on emploie le sulfate mercurique, au contact de l’eau il se décompose en un sel acide très soluble, ce qui dès lors évite les inconvénients que nous venons de signaler, et en un sel basique (turbith minéral) très peu soluble qui encrasse souvent les vases poreux et augmente ainsi la résistance. Aussi vaut-il mieux employer le sulfate mercureux, en réservant cette pile pour les usages intermittents qui ne demandent pas une grande dépense d’électricité.

Le prix élevé des sulfates de mercure est un désavantage ; mais il importe de remarquer que, grâce au mercure mis en liberté, on peut régénérer ces sels à peu de frais.

La force électromotrice de la pile de Marié Davy est d’environ 1,52 volt.

338. Pile au bichromate de potasse. Pile Grenet. — Cette pile, qui comprend du zinc et du charbon plongeant dans une dissolution de bichromate de potasse dans de l’eau acidulée d’acide sulfurique (143), a reçu des formes différentes.

Sous la forme la plus simple, le liquide est placé dans un vase cylindrique en grès vernissé dans lequel plongent du zinc et du charbon. Généralement, on dispose une lame de zinc entre deux lames de charbon réunies entre elles par une lame métallique qui sert de pôle positif, tandis que le zinc est, comme toujours, le pôle négatif. Il serait possible qu’il y eût avantage même à employer un plus grand nombre de lames de charbon, mais cette disposition n’est pas encore usitée dans la pratique.

Comme cette pile, qui présente une grande force électromolrice,

2 volts environ, ne se dépolarise pas absolument et que le courant s’affaiblit assez rapidement, il faut ne laisser le zinc dans le liquide

Fig. 236 et fig. 237. — Éle'ments Grenet.

que pendant le temps strictement nécessaire; lorsque l’on a plusieurs^éléments constituant une pile, on emploie la disposition que

nous avons décrite déjà à propos de la pile de Wollaston : les charbons et les zincs sont tous fixés sur une traverse que l’on peut

PILE AU BICHROMATE DE POTASSE

élever à l’aide de cordes s’enroulant sur un treuil, ce qui permet de sortir toutes les lames hors du liquide. Le contact de l’air contribue pour une part à faire dégager l’hydrogène.

M. Grenet a adopté une forme d’éléments qui donne de bons résultats pratiques (fig. 236 et 237). Le vase en verre présente à sa partie inférieure un renflement sphérique d’assez grande capacité. La partie supérieure est cylindrique; elle supporte une garniture en ébonite à laquelle sont suspendues deux lames de charbon réunies à une borne qui sert de pôle positif. Dans ce couvercle passe une tige en laiton glissant à frottement dans un canon métallique et à l’extrémité inférieure de laquelle est soudée une lame de zinc, tandis que l’extrémité supérieure est reliée à une borne qui sert de pôle négatif. La lame de zinc a une hauteur moitié moindre environ que les lames de charbon, et la tige de laiton a une longueur telle que le zinc peut être descendu jusqu’au fond du vase qui n’est rempli de liquide que dans sa partie sphérique. L’élément est prêt à fonctionner lorsque le zinc est descendu à fond de course; si, au contraire, on le relève de manière à le sortir hors du liquide, le courant cesse de passer, le zinc n’étant plus attaqué. Le maniement de l’élément est donc très aisé; à cause du rapprochement des lames de zinc et de charbon, la résistance est faible. Le courant n’est pas constant et s’affaiblit peu à peu; mais cependant, à cause de la grande quantité relative du liquide, la polarisation n’est pas trop rapide.

Le liquide dont on fait usage a généralement la composition suivante :

Eau 100 ou 100

Acide sulfurique 10 — 21,4

Bichromate de potasse 5 — 9,2

La dissolution du sel doit se faire à chaud; on ajoute ensuite l’acide sulfurique.

On trouve dans le commerce le liquide tout préparé; mais il est acide et son maniement peut n’être pas sans danger. Voisin et Drosnier ont obvié à cet inconvénient en formant une combinaison de bichromate et d’acide sulfurique qui, étant solide, se transporte sans inconvénient aucun : on effectue la dissolution seulement au moment de monter la pile.

Il va sans dire que, dans cet élément, le liquide s’épuise, et comme acide et comme sel dépolarisant, et que, dès lors, il est nécessaire de le changer après un certain temps de service.

Il se forme quelquefois sur le charbon un dépôt pulvérulent qui.

peu conducteur, augmente la résistance. Pour parer à cet inconvénient et maintenir plus constante l’intensité du courant, on peut agiter le liquide qui fait tomber le précipité au fond du vase et découvre ainsi la surface conductrice de charbon. On a proposé pour obtenir cette agitation d’insuffler de l’air au fond du liquide, le bouillonnement produit par le passage des bulles produisant l’effet cherché. Mais cette disposition complique l’appareil et paraît ne pouvoir être appliquée utilement que dans quelques cas très spéciaux.

M. Gamacho et M. Chutaux ont cherché à obtenir un résultat analogue par une circulation du liquide provenant naturellement de la mise en communication, au moyen de tubes ou de siphons, de vases placés à des hauteurs différentes.

Nous dirons enfin qu’il existe des piles au bichromate dans lesquelles on emploie des vases poreux : le zinc est plongé dans l’eau acidulée d’acide sulfurique et le charbon dans le liquide dépolarisant formé de :

Eau 100

Acide sulfurique 25

Bichromate de potasse 12

Les éléments Gamacho présentent cette disposition : on leur a donné la forme et les dimensions des éléments rectangulaires Bunsen.

339. Piles aretournement : Pile Trouvé; Pile Fauché. — M. Trouvé

Fig. 239. — Pile Fauché.

a appliqué son modèle à retournement aux piles au bichromate : il n’y a rien à changer à ce que nous avons dit précédemment (329), si ce n’est que le liquide a une composition analogue à celle que nous venons d’indiquer.

PILE AU BICHROMATE DE POTASSE

M. Fauché a imaginé une autre disposition (fig. 239) : la pile consiste en un vase rectangulaire en porcelaine fermé de toutes parts sauf quatre ouvertures et présentant intérieurement deux cloisons A et G. Une lame de charbon M placée à demeure communique à une borne située extérieurement et qui sera le pôle positif ; la seconde ouverture donne passage à une tige métallique qui, terminée extérieurement aussi par une borne R, porte à l’autre extrémité un morceau de zinc Z ; la troisième ouverture D, munie d’un bouchon de caoutchouc, doit être rendue libre pendant le fonctionnement de la pile, pour donner passage aux gaz qui peuvent se dégager par suite de l’action chimique. Enfin le liquide, qui est le même que dans les modèles précédents et qui est par conséquent à la fois excitateur et dépolarisateur, est introduit dans la pile. Lorsque celle-ci est dans la position de la figure 239, le zinc n’est pas en contact avec le liquide, il n’y a pas d’action chimique, il n’y a pas de courant. Si, au contraire, on la retourne de 90°, le zinc est en contact avec le liquide et le courant s’établit.

On comprend facilement, d’après les indications de ces figures, comment on remplace le zinc lorsqu’il est usé, et comment on peut changer le liquide.

340. — M. Gaston Tissandier a étudié les dispositions que l’on peut adopter pour obtenir, des piles au bichromate, le meilleur rendement sous le poids le plus faible. Yoici la disposition à laquelle il s’est arrêté.

La pile est formée par une .auge en ébonite de 3 millimètres d’épaisseur, 35 centimètres de longueur, 14 de largeur et 16 de hauteur. Dans cette pile sont disposés alternativement 13 charbons et 12 zincs réunis entre eux de manière à former un seul couple à grande surface : les zincs ont une surface qui est la moitié seulement de celle des charbons. Le liquide employé a la composition suivante en poids :

Eau 100

Bichromate de potasse 16

Acide sulfurique 37

Le vase d’ébonite présente à sa partie inférieure une tubulure qui, à l’aide d’un conduit en caoutchouc, communique avec un récipient que l’on peut lever ou abaisser de manière à déplacer le liquide à volonté et à ne le laisser dans la pile que pendant que celle-ci fonctionne, ce qui facilite et hâte la dépolarisation. Il est avantageux que le liquide soit chauffé vers 30° environ.

Dans ces conditions, M. G. Tissandier a réalisé des piles légères, 24 éléments ne pesant que 168 kilogrammes, et susceptibles de produire pendant au moins deux heures un courant énergique.

341. Modèles divers de piles humides. — Nous avons déjà décrit la pile humide de Trouvé ; d’autres modèles ont été imaginés qui répondent au même but : éviter l’emploi de substances à l’état liquide. C’est ainsi que M. Breton avait imaginé une pile où les ‘électrodes étaient constituées par des limailles métalliques, zinc et cuivre, qui étaient mélangées à de la sciure de bois maintenue humide par l’addition de chlorure de calcium, substance très hygrométrique.

La pile à sciure de bois (Sawdust battery) de Sir W. Thomson est une pile de Daniell dans laquelle les liquides, au lieu d’être libres, imbibent une certaine quantité de sciure de bois.

Enfin, signalons la disposition générale adoptée par MM. Desruelles et Bourdoncle pour ramener à l'état humide une pile de nature quelconque : ils emploient de l’amiante qui s’imbibe avec une grande facilité et dont ils remplissent les vases où l’on doit verser les acides ou les dissolutions salines. L’amiante étant inattaquable peut être utilisée dans tous les cas : déplus son volume réel, effectif, est petit pour un volume apparent considérable. L’introduction de l’amiante ne diminue que peu la quantité de liquide à employer : aussi la résistance des éléments ainsi modifiés est-elle peu supérieure à celle des types ordinaires des mêmes éléments.

342. Piles sèches. — On désigne sous ce nom des piles qui fonctionnent sans l’intervention d’un liquide. On pensait autrefois que, conformément aux idées de Yolta, le courant y était produit par le contact seul. En réalité, il s’y produit également des actions chimiques qui sont facilitées par ce que les substances employées ne sont jamais sèches, mais sont humides par le fait de l’humidité même de l’atmosphère : la preuve en est que ces piles ont un fonctionnement qui varie avec les différences qui se produisent dans l’état hygrométrique de l’atmosphère.

La seule pile sèche qui ait reçu effectivement quelques applications est celle de Zamboni. Elle se compose de disques empilés, comme dans la pile à colonne, et formant une série d’éléments dont la composition serait la suivante pour l’un d’eux :

Papier.

Bioxyde de manganèse.

Etain.