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La pile Daniell

A la suite de la découverte de la pile par Volta, le savant franço-suisse Auguste de la Rive (1801-1873) étudie les phénomènes électro-chimiques liés aux couples métalliques plongés dans de l'eau acidulée dans le but de mettre au point le procédé qui sera baptisé plus tard galvanoplastie (nom dérivé de Galvani savant italien).

Ses expériences refaites et complétées par d'autres savants de l'époque comme Moritz von JACOBI (1801-1874) à Saint-Petersbourg (à qui on attribue généralement l'invention de la galvanoplastie en 1837) et bien d'autres, donna au physicien anglais John Frederic DANIELL, vers 1836, l'idée de sa pile qui est en elle-même un appareil galvanoplastique simple.

L'élément Daniell, tel qu'on le représente en général, comprend de l'extérieur vers l'intérieur, un vase en verre, une lame circulaire en zinc, un vase poreux rempli de cristaux de sulfate de cuivre et au centre un bâton ou tube de cuivre.

Le zinc constitue l'électrode négative et le cuivre l'électrode positive.

Mais cette conception n'est pas unique et Daniell lui-même testa des éléments dans lesquels les électrodes étaient inversées avec le vase extérieur en cuivre et l'électrode interne en zinc.

L'électrolyte (le liquide excitateur pour employer la terminologie de l'époque) est de l'acide sulfurique dilué (9/10 d'eau et 1/10 d'acide).

le vase poreux est rempli de cristaux de sulfate de cuivre qui sert de dépolarisant.

L'image ci-dessus donne une représentation schématique de cet élément.

Cette pile a une force électromotrice (fem) de 1 V et une résistance interne de l'ordre de 1 à 7 Ohms.

En fonctionnement, l'acide sulfurique attaque le zinc pour former du sulfate de zinc et de l'hydrogène. Au niveau du vase poreux, le sulfate de cuivre se décompose pour donner du cuivre qui se dépose sur l'électrode centrale et libérer de l'acide sulfurique.

Le principal défaut de cette pile est lié au mélange des solutions de sulfate de zinc et de cuivre qui nuisent à son bon fonctionnement ainsi qu'à l'accumulation de cuivre et de cristaux de sulfate de zinc qui créent à terme un court-circuit interne des éléments.

Sir William Thomson (Lord Kelvin) a, de son côté, proposé une modification de la pile de Daniell en ajoutant un siphon qui maintient la transition entre le sulfate de cuivre et le sulfate de zinc à un niveau constant et évite le mélange des deux liquides qui conduit à une destruction inévitable de l'élément de pile si une maintenance manuelle périodique n'est pas faite.


Pile de Daniell modifiée par Kelvin
à gauche, le siphon rempli d'une mèche de coton, placé à mi hauteur entre l'électrode de cuivre C et de zinc Z
à droite les pôles de l'élément de pile

Proceeding Royal Society 19 janvier 1871

La pile de Callaud qui est une variante de la pile de Daniell dérive de cette conception.


Sources :

  1. Essai sur les piles - A. Callaud - Gauthier-Villard Imprimeur Libraire Paris - 1875
  2. Toute la T.S.F - L. Santoni - Société Parisienne d'Edition - PARIS
  3. Les TELEGRAPHES - A. TERNANT - - Bibliothèque des Merveilles - Librairie Hachette - Paris 1881

© 2000-2007 Pierre Dessapt