Pile voltaïque

La pile à colonne de Volta, ou pile voltaïque, ou encore pile de Volta, fut la première pile électrique. Elle a été inventée par Alessandro Volta, né à Côme en 1745 qui publia un article à ce sujet en 1800. La pile est faite d'un empilement comme son nom l'indique de disques de zinc (pôle négatif) et de cuivre ou d'argent (pôle positif) séparés par une couche de tissu imprégné d'eau de préférence salée que l'on nomme l'électrolyte. La répétition de ces éléments zinc+électrolyte+cuivre est proportionnelle à la tension produite aux bornes de la pile, mesurée en volt (V). La pile de Volta est formée par une pile de petits disques de cuivre et de zinc alternés. Chaque disque de cuivre est séparé du disque de zinc sous-jacent par une surface de tissu ou de feutre imbibé de saumure, solution aqueuse de NaCl. Le disque de cuivre suivant est en contact direct avec le disque de zinc qui le surplombe. De cette façon, on a un empilement : cuivre, saumure, zinc, cuivre, saumure, zinc, cuivre, saumure, zinc Il se produit au niveau de chaque couche, terme qu'on utilisera désormais pour la superposition d'un disque de cuivre et d'un disque de zinc séparés par un tissu retenant la solution, une réaction d'oxydo-réduction. Il ne se passe rien au niveau du disque de cuivre. Les éléments participant à l'oxydation et à la réduction sont les éléments zinc et eau. Au niveau atomique, l'oxydation d'un atome de zinc, selon la réaction Zn → Zn + 2e produit deux électrons qui vont transiter dans le circuit électrique, pour atteindre le disque de cuivre. Les électrons vont alors rencontrer deux molécules d'eau de la solution salée, que l'on nomme l'électrolyte et une autre réaction de réduction va se produire, selon la réaction + 2e → 2HO + . On constate ainsi que le disque de zinc est petit à petit consommé et qu'il y a production de dihydrogène. L'empilage des plaques circulaires de zinc constitue le pôle négatif et celui de cuivre le pôle positif. La mise en série des couches permet d'obtenir une tension électrique plus élevée, proportionnelle au nombre de couches et donc de libérer une énergie électrique plus importante.