Electricité
Les piles électriques
En 1752, Johann Sulzer (1720 - 1779) place par hasard, , du plomb et de l'argent dans sa bouche et décèle un goût
électrique sur sa langue.
Plus tard, il constate qu'il y a analogie entre électricité d'une machine électrostatique, celle des contractions des grenouilles ou celle à la surface de la langue.
En 1786, Luigi Galvani (1737 - 1798) professeur d'anatomie observe, que sous l'influence de la décharge provoquée par une machine électrostatique de Ramsden, les cuisses d'une grenouille coupée en deux se rapprochaient brusquement. La bête semble reprendre vie, comme pour sauter.
Un autre jour il constate qu'Il suffit qu'une tige métallique soit en contact entre l'un des nerfs lombaires pour que les muscles des cuisses de l'animal se contractent.
L'expérience de Galvani fut renouvelée avec encore plus de succès en utilisant un genre de compas, formé d'un arc en cuivre et d'un autre en Zinc.
Alessandro Volta (1745 - 1827), les expériences de Sulzer le conduisent à une classification des métaux du point de vue électricité. Et ceux de Galvani à la conclusion que deux métaux différents mis en contact produisent de l'électricité qui est la cause des réactions de la grenouille.
En Mars de l'année 1800, Alessandro Volta est dans son cabinet de physique. Sur une table sont déposées des rondelles de zinc, de cuivre et de carton épais, le savant superpose avec le plus grand soin, toujours dans le même ordre, une rondelle de cuivre, une rondelle de zinc puis une rondelle de carton très mouillé.
Il empile (d'où le nom donné à la pile) ainsi plus de soixante rondelles. Ayant fixé des fils métalliques aux rondelles du bas et du haut, il les approche à une très faible distance. Aussitôt une petite étincelle bleue et très lumineuse jaillit.
La pile à colonne de Volta, pile voltaïque, ou encore pile Volta fut la première pile électrique.
La pile produisait donc les mêmes effets que la Machine de Ramsden mais les secousses et les étincelles pouvaient être renouvelées autant de fois qu'on le désirait sans qu'il soit nécessaire de tourner continuellement la manivelle.
La Pile à colonne présente certains inconvénients. Sous le poids des éléments métalliques, les rondelles de carton mouillé suintent et se dessèchent.
Volta pour perfectionner son invention dispose les plaques de zinc et de cuivre dans des petits récipients en verre contenant un mélange d'eau et d'acide sulfurique. Une petite bande en métal, reliait la plaque de cuivre contenue dans un vase à la plaque de zinc du vase suivant et ainsi de suite. A l'intérieur des vases, les plaques sont séparées par le liquide acidulé.
Le 2 mai 1800, deux chimistes britanniques, William Nicholson (1753 - 1815) et Sir Anthony Carlisle (1768-1840) réalisent la première électrolyse de l'eau en utilisant la pile électrique de Volta comme générateur.
La pile Volta permet également de faire tourner les premières machines (moteurs) électromagnétiques, la roue Barlow
.
En novembre 1801, Volta présente sa pile devant l'Institut de France et y énonce la loi des tensions, ainsi que la valeur des tensions de contact des métaux classés par ordre d'électropositivité décroissante, du zinc à l'argent.
Alessandro Volta est devenu membre de la Royal Society le 5 mai 1791. Celle-ci lui décerna la médaille Copley en 1794.
Napoléon Bonaparte esr stupéfié par sa découverte et lui décerne le titre de comte du Royaume en 1810 ; en 1815, l'empereur d'Autriche le nomme professeur de philosophie à Padoue.
Des progrès considérables seront réalisés grâce à la pile Volta. Pour la première fois, l'électricité qui était uniquement statique, est devenue dynamique sous la forme de courants électriques.En réalité, l'invention de la pile résulte de la déduction que Volta fit d'une part ; de l'observation de l'électricité animale par Galvani d'autre part de la sensation qu'éprouva la langue de Sulzer.
William Hyde Wollaston, (1766 - 1828), entre 1813 et 1815, développe une pile, dans laquelle l'électrode de cuivre entoure l'électrode de zinc. Cela permet de doubler la surface de l'électrode et de prolonger le fonctionnement de la pile. Ces premières piles souffrent en effet d'un défaut de fonctionnement : la polarisation.
La réaction d'oxydo-réduction provoque une accumulation de sous-produits qui perturbe le fonctionnement de la pile. Dans ces piles zinc-cuivre c'est la réduction de l'acide de l'électrolyte qui produit un dégagement de bulles hydrogène sur le cuivre qui empêche le passage du courant. Au bout d'un certain temps, il est donc nécessaire de nettoyer la pile de ces dépôts pour qu'elle continue de fonctionner.
Piles à hydrogène
Sir Humphry Davy (1778 - 1829) réalisait, en 1806, l'électrolyse de l'eau distillée et obtenait de l'hydrogène et de l'oxygène en consommant de l'électricité.
Christian Friedrich Schoenbein (1799 - 1868) En 1838, en réalisant l'électrolyse de l'eau distillée,.
Dans son expérience, il utilise un tube en U avec deux électrodes de platine. Grâce à un courant électrique, il parvient à obtenir de l'hydrogène et de l'oxygène. En coupant l'alimentation, il constate que les gaz produisent un courant électrique en sens inverse du premier.
William Robert Grove (1811 - 1896) rencontre, en 1839, Schoenbein lors d'une conférence à Birmingham. Les deux hommes sympathisèrent et se mirent au courant de leurs recherches. Grove réalise sa célèbre expérience avec une pile à combustible. Il s'agissait d'une cellule hydrogène-oxygène avec des électrodes en platine et de l'acide sulfurique utilisé comme électrolyte. Il est également le concepteur d'un électrolyseur de 50 cellules pouvant produire de l'oxygène et de l'hydrogène à partir d'un courant électrique.
Expérience de William Grove en 1839 où l'on voit quatre cellules de pile à combustible
alimenter un électrolyseur.
A l'exception de quelques tentatives de développement à la fin du XIXème siècle, on en restera à cette curiosité scientifique durant pratiquement une centaine d'années. Elle trouvera sa première application concrète 130 ans plus tard dans les programmes spatiaux GEMINI et APOLLO.
