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Les premières piles électriques

Posté par Patrice Guerin le 17 août 2013

Bien avant que l’ampoule électrique ne soit inventée par EDISON et que l’électricité ne soit distribuée dans les villes et les campagnes au début du XXe siècle, les projections lumineuses nécessitèrent l’emploi de courant électrique pour alimenter certains systèmes d’éclairage du projecteur ou pour effectuer diverses expériences destinées à être projetées, telles que l’électrolyse de l’eau.

Voir : Invention de l’ampoule électrique - Régulateur à arc électrique FOUCAULT DUBOSCQ

Les premières piles électriques dans Sources lumineuses pile-01-194x300  Gravure extraite du “Larousse pour tous” – Début XXe siècle

Jusqu’au milieu du XIXe siècle, le seul moyen d’obtenir de l’électricité  consiste à utiliser une pile électrique. Il s’agit d’un dispositif qui convertit l’énergie chimique en énergie électrique grâce à une réaction d’oxydo-réduction.

pile-02-150x137 dans Sources lumineuses  Pile de VOLTA

La première pile est inventée par Alessandro VOLTA (1745-1827) le 17 mars 1800. Dans une lettre envoyée au président de la Royal Society, il décrit sa pile composée d’un empilement (d’ou le nom de pile) de couples de disques en zinc et en cuivre en contact direct, chaque couple étant séparé du suivant par un carton humide. Il souligne le fait que, lorsqu’on les sépare, la lame de cuivre prend une charge négative et celle de zinc une charge positive.

pile-03-300x254  BONAPARTE assistant à une présentation de la pile électrique faite par VOLTA

En novembre 1801, VOLTA présente sa pile à l’Institut de France et y énonce la loi des tensions ainsi que la valeur des tensions de contact des métaux. Bonaparte, qui assiste en personne à l’une de ses démonstrations, le nomme comte et sénateur du royaume d’Italie.

pile-04-103x150  Bulletin des lois – 28 mars 1866

Par la suite de nombreux inventeurs vont améliorer ce procédé en trouvant d’autres combinaisons susceptibles de fournir plus d’électricité avec moins d’inconvénients d’utilisation. En France, une loi du 28 mars 1866 stipule que « un prix de cinquante mille francs (50,000f), à décerner dans cinq ans, est institué en faveur de l’auteur de la découverte qui rendra la pile de VOLTA applicable avec économie : soit à l’industrie comme source de chaleur ; soit à l’éclairage ; soit à la chimie ; soit à la mécanique ; soit à la médecine pratique. »

Pour en savoir plus sur ces différentes piles : cliquer ici

pile-05-150x148  Pile BUNSEN avec récipient extérieur en verre

En 1843, le chimiste allemand Robert Wilhelm BUNSEN (1811-1899) perfectionne la pile de GROVE en remplaçant l’électrode en platine par une électrode en charbon artificiel, beaucoup plus économique. Cette pile convient parfaitement à l’éclairage électrique à condition d’associer plusieurs éléments : une trentaine au minimum pour un arc électrique.

pile-07-239x300  Série de piles BUNSEN alimentant un projecteur à arc électrique DUBOSCQ

L’abbé MOIGNO écrit dans la revue “Les Mondes” du 24 juillet 1879 « Après trois mois d’expériences et d’observations constantes, nous avons pu constater que la dépense de la pile, pour une lampe à incandescence, est d’environ un litre d’acide nitrique et d’eux litres d’eau acidulée par jour, et celle de la lampe de 15 à 20 centimètres de charbon par heure. »  Ce type de pile, qui porte le nom de son inventeur, sera perfectionné par la suite par Georges LECLANCHE.

Voir : Le régulateur à arc électrique DUBOSCQ

pile-06-300x187  Pile BUNSEN, complète à gauche puis  décomposée en différents éléments

La pile BUNSEN est constituée d’un vase extérieur en verre ou en grès (A) rempli d’acide sulfurique et d’un cylindre en zinc (B). A l’intérieur se trouve un vase poreux (C) (porcelaine demi-cuite) rempli d’acide nitrique dans lequel est plongée une électrode de charbon (D). Le vase intérieur doit être assez poreux pour que la résistance ne soit pas trop grande. Pour un bon fonctionnement, le charbon dépasse du vase poreux qui lui-même dépasse du cylindre de zinc afin que les bornes en cuivre soient autant que possible à l’abri des vapeurs acides. Pour fournir suffisamment de courant destiné à l’alimentation d’un arc électrique on peut associer jusqu’à 50 ou 60 piles BUNSEN. Cet assemblage peut-être fait plusieurs heures avant utilisation à condition de ne pas contenir d’acides. La pile n’est remplie qu’une quinzaine de minutes avant le début de la projection. Un tel ensemble peut alimenter un projecteur durant trois à quatre heures d’affilée. Après utilisation il convient de démontrer et de rincer tous les éléments pour arrêter l’usure des zincs et des acides. « On voit en somme que l’emploi d’une grande pile entraine un travail long et pénible et nécessite un local bien ventilé pour évacuer les émanations malsaines et suffoquantes ! »

pile-08-150x137  pile-09-150x116  pile-10-150x145  Pile de GRENET alimentant un bac d’électrolyse

Créée en 1850, la pile GRENET est une pile à un seul liquide, avec des électrodes en charbon et en zinc amalgamé (préalablement trempé dans du mercure) plongées dans une solution de bichromate additionnée d’acide sulfurique. Quand la pile n’est pas utilisée, il est nécessaire de relever l’électrode centrale en zinc pour la préserver. Diverses améliorations (pile TROUVE, pile CARDIN, pile VOISIN et DROBIER…) suivront pour isoler cette électrode.

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La pile GRENET, aussi appelée pile bouteille à cause de sa forme, se compose d’un corps en verre contenant une solution acide de bichromate de potassium dans laquelle sont plongées des électrodes fixées sur le couvercle en ébonite. Les charbons, reliés à une borne en cuivre, sont fixés définitivement tandis que la plaque en zinc située entre les deux charbons, relié à l’autre borne en cuivre, peut coulisser verticalement à l’aide d’une tige en laiton retenue par une vis afin de l’économiser lorsque l’on ne se sert pas de la pile. Celle-ci peut fonctionner neuf à dix heures et suffit pour pratiquer certaines expériences ou alimenter une ampoule électrique de faible consommation.

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Ces piles bouteilles, de différentes tailles, seront utilisées jusqu’au début du XXe siècle : la puissance et la tension élevée des piles au bichromate ont été longtemps appréciées en laboratoire. Elles ont été peu utilisées comme piles domestiques à cause de la toxicité du bichromate et des problèmes d’entretien de l’électrode.

pile-15-150x94  Catalogue “La Bonne Presse” – 1908

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