pile

Une pile est un dispositif électrochimique ancien, constitué d'un empilement de disques alternés de deux métaux différents, généralement du zinc et du cuivre, séparés par du carton ou un tissu imbibé d'eau salée ou d'acide dilué. L'empilement génère un potentiel électrique par réaction chimique aux interfaces métal-électrolyte, produisant un courant utilisable entre les bornes supérieure et inférieure. La pile de Volta, inventée vers 1800, fut le premier moyen pratique de générer un courant électrique continu et a précédé la batterie moderne de plusieurs décennies.

Le principe fondamental est simple : lorsque deux métaux différents entrent en contact avec un électrolyte, les électrons circulent du métal le plus réactif (l'anode) à travers un circuit externe vers le métal le moins réactif (la cathode), tandis que les ions se déplacent à l'intérieur de l'électrolyte pour compléter le circuit. Chaque cellule contribue à environ 0,75 à 1 volt selon la paire de métaux et la concentration de l'électrolyte ; l'empilement de cellules en série additionne les tensions. Une pile de 20 disques pouvait produire 15 à 20 volts.

Limitations pratiques et variantes

Les piles souffraient de graves inconvénients qui ont finalement conduit à l'adoption de meilleures conceptions. La résistance interne augmentait avec la hauteur, limitant le courant de sortie. L'électrolyte s'évaporait ou fuyait des séparateurs en tissu, dégradant les performances en quelques heures ou jours. La corrosion du zinc se produisait même sans charge externe, gaspillant le matériau actif. Les solutions comprenaient les piles à pattes de corbeau, où des poteaux verticaux remplaçaient les disques empilés pour augmenter la surface de contact, et les cellules Daniell, qui utilisaient des compartiments séparés de sulfate de cuivre et de sulfate de zinc divisés par un pot poreux pour éviter un mélange indésirable.

Le terme pile subsiste dans le vocabulaire électrique français mais a disparu de l'usage industriel anglais après les années 1850, remplacé par les cellules à gravité, les cellules Leclanché et finalement les batteries scellées. Cependant, la compréhension de la pile reste essentielle à l'électrochimie car elle démontre sans ambiguïté comment le potentiel électrochimique se convertit en travail électrique, et parce que les premières expériences sur les piles ont établi la relation quantitative entre la réaction chimique et le flux de courant qui sous-tendent la théorie moderne des batteries.