vendredi 19 décembre 2008

Pile et énergie

Histoire des sciences : l'origine de la pile


A la fin du XVIIIe siècle, les phénomènes électriques sont déjà bien connus, mais mal compris. On sait faire des étincelles électriques, mais l'électricité ne donne lieu à aucune utilisation dans la vie de tous les jours.

C'est
grâce aux travaux et à la rivalité de deux scientifiques italien, Luigi Galvani et Alessandro Volta, que l'électricité va être domestiquée.

L'expérience de Galvani.

En 1786, l'anatomiste Galvani dissèque une grenouille suspendu à un crochet en cuivre. Il constate qu'au contact de son scalpel en acier, les muscles se contractent. Une contraction se produit aussi lorsque les muscles sont soumis à une décharge électrique. Ce phénomène de contraction, en l'absence de source d'électricité, amène Galvani à la conclusion que la grenouille est à l'origine de l'électricité.




L'analyse de Volta.

Son compatriote Alessandro Volta s'oppose à cette thèse : pour lui, la grenouille n'est pas à l'origine de la décharge électrique, mais la subit.

Il s'en
suit une controverse qui prend fin en 1800. Dans son laboratoire, Volta superpose des disques constitués d'une rondelle de cuivre, d'une rondelle de carton imbibée de saumure (eau saturée en sel) et d'une rondelle de zinc. Il réalise ainsi un empilement d'une soixantaine de disques qu'il va ainsi nommer "pile". Lorsqu'il touche simultanément la rondelle supérieure et la rondelle inférieure de son empilement, il reçoit alors une décharge électrique : la première pile est née.

Il montre ainsi que l'électricité n'est pas d'origine
animale. Mais Galvani était mort, dans l'ignorance, deux ans auparavant.


videoCi-contre une vidéo du CNRS sur la controverse entre Galvani et Volta.

Différentes piles pour différents usages
Les appareils portatifs (réveils, montres, appareils photo, lecteurs MP3 ...) sont alimentés par des piles. Chaque pile est conçue pour un usage particulier.

La pile saline (pile Leclanché)
C'est la plus ancienne et la moins chère des piles, mais aussi la moins performante.

Les réactifs, consommés et libérant de l'énergie lors de son fonctionnement, sont le dioxyde de manganèse et le métal zinc. Cette pile contient aussi du chlorure d'ammonium qualifié de "sel", d'où le nom donné à ce type de pile.

Cette pile délivre un tension de 1,5V. On l'utilise pour des applications peu exigeantes (réveils, jouets ...), car
sa durée de vie est relativement courte.

La pile alcaline

Cette pile, pratiquement de même constitution qu'une pile saline, contient en plus de l'hydroxyde de potassium. Le potassium est un métal de la famille des alcalins, d'où le nom donné à ce type de pile.

Cette pile délivre également une tension de 1,5V. Elle peut fournir des courants plus importants que la pile saline et pendant plus longtemps. Ainsi, convient-elle à des usages plus exigeants : appareils photo, lecteu
rs MP3...

Une pile alcaline est en moyenne deux fois plus chère qu'une pile saline.

La pile au lithium

Cette pile délivre, à volume égal, beaucoup plus d'énergie électrique que les précédentes, mais elle est encore plus chère.

Les réactifs sont le métal lithium (remplaçant le zinc) et divers oxydes métalliques. Selon l'oxyde utilisé, la tension aux bornes est différente (de 1,2V à 3,5V).

On l'utilise dans les calculatrice plates et pour les autres usages de longue durée à faible intensité tels que les montres, les instruments cardiaques...
Les piles face à leur recyclage
Chaque année, en France, près de 29 000 tonnes de piles, soit près d'un milliards d'unités, sont utilisées. Si on ajoute les accumulateurs, ce sont des milliers de tonnes de métaux lourds comme le zinc, le manganèse, le cadmium, le nickel, le plomb et le mercure dont il faut éviter la dissémination dans l'environnement, car ils présentent des dangers pour la santé.

En s'accumulant dans les organismes vivants, animaux ou végétaux, ils peuve
nt provoquer des intoxications et des maladies graves ; il faut donc éviter la contamination des sols et des nappes phréatiques. Pour cela, une seule réponse : la récupération et le recyclage.

Depuis 1999, il est interdit de jeter les piles avec le reste des ordures. Cependant, trop de personnes l'ignorent et les bacs de collecte spécifiques ne sont pas toujours facilement accessibles. Le résultat est qu'en France, on collecte à peine 31% des piles consommées, dans lesquelles 45% des métaux présents ne sont pas recyclés à cause de difficultés techniques.

Effectuons un geste citoyen pour récupérer les piles usagées, en appliquant le slogan :

"Pile(s) dans la bonne boîte".

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