Principe de la pile voltaïque
Première pile électrique, elle produit un courant continu en empilant des paires de disques métalliques différents (par exemple, en zinc et en cuivre), séparés par un tissu imbibé de saumure. Chaque paire forme une cellule galvanique, et leur empilement en série augmente la tension globale. Cet arrangement a démontré la première conversion continue d'énergie chimique en énergie électrique, ouvrant la voie à l'électrochimie moderne.
La pile voltaïque fonctionne selon le principe fondamental de la série électrochimique. Lorsque deux métaux différents, comme le zinc et le cuivre, sont reliés par un électrolyte (ici, du papier imbibé de saumure), une réaction électrochimique se produit. Le zinc, plus réactif, s'oxyde facilement, perdant des électrons et formant des ions zinc qui se dissolvent dans l'électrolyte. Ces électrons empruntent le chemin métallique externe jusqu'au disque de cuivre. À la surface du cuivre, une réaction de réduction se produit ; généralement, les ions hydrogène de l'eau de l'électrolyte acceptent les électrons pour former de l'hydrogène gazeux. Ce flux d'électrons constitue un courant électrique.
Chaque paire zinc-cuivre, séparée par l'électrolyte, constitue une pile produisant une faible tension (environ 0,76 volt). Le génie de l'invention de Volta résidait dans l'empilement de ces piles en série. En les plaçant les unes sur les autres (cuivre, zinc, tissu imbibé de saumure, cuivre, zinc, etc.), les tensions des piles individuelles s'additionnent. Une pile de 20 piles pouvait produire environ 15 volts. Ce fut le premier dispositif à fournir une source de courant électrique stable et continue, contrairement aux décharges statiques des bouteilles de Leyde.
Cependant, la pile voltaïque présentait d'importantes limitations. L'hydrogène gazeux produit à l'électrode de cuivre formait une couche de bulles, isolant l'électrode de l'électrolyte. Ce phénomène, appelé polarisation, augmentait rapidement la résistance interne et provoquait une chute de tension. De plus, l'électrolyte fuyait et s'évaporait, provoquant des courts-circuits locaux, limitant sa durée de vie.
UNESCO Nomenclature: 2203
- Électrochimie
Taper
Dispositif physique
Perturbation
Révolutionnaire
Précurseurs
- La découverte par Luigi Galvani de « l'électricité animale » dans les cuisses de grenouille
- Invention de la bouteille de Leyde pour stocker la charge statique
- Compréhension des conducteurs et des isolants électriques
- Le concept de la série électrochimique des métaux
Applications
- premières expériences d'électrolyse (par exemple, décomposition de l'eau)
- source d'énergie pour les premiers télégraphes électriques
- galvanoplastie
- démonstrations d'éclairage à l'arc
Idées d'innovations potentielles
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En lien avec : pile voltaïque, Alessandro Volta, batterie, courant continu, cellule galvanique, électrochimie, zinc, cuivre.