Une cellule voltaïque est un dispositif composé de la connexion de deux métaux différents et de l’immersion de la pièce combinée dans une sorte de fluide qui crée une atmosphère conductrice. L’objectif général d’une pile voltaïque est de convertir la réaction chimique entre les métaux et le fluide en une charge électrique. L’un des exemples les plus courants est simplement une batterie, utilisée pour fournir de l’énergie électrique à des appareils non connectés à une source d’alimentation du réseau central.
Le fonctionnement de base d’une cellule voltaïque consiste à utiliser la technique galvanique. Une cellule voltaïque galvanique est constituée de deux métaux, tels que le cuivre et le zinc, placés très près l’un de l’autre. Cette pièce unifiée est ensuite recouverte d’eau salée, ce qui provoque la réaction électrochimique. La clé de la réaction vient du fait que le métal contient des cations, des ions avec plus de protons que d’électrons. Les cations réagissent avec l’eau, qui contient des anions, des ions avec plus d’électrons que de protons.
Il est nécessaire de garder les deux métaux séparés par une petite barrière. En effet, un métal provoquera la réduction de l’oxydation dans l’autre, tandis que l’autre métal augmentera l’oxydation. La réaction entre les cations et les anions crée un échange d’électrons et, par conséquent, la création d’électricité.
Lorsqu’un certain nombre de ces cellules voltaïques galvaniques sont placées en série, on parle de pile voltaïque. L’alternance des deux métaux avec une sorte de barrière électrolytique peut créer la réaction électrochimique. Si les deux extrémités de la pile voltaïque sont connectées, un courant électrique sera créé, qui pourra ensuite être utilisé pour alimenter d’autres appareils sous la forme d’une batterie.
L’un des effets secondaires de la réaction voltaïque est la corrosion. En raison de la réaction chimique continue, l’échange d’électrons provoque finalement la dégradation des métaux. C’est pourquoi une batterie finit par s’éteindre plutôt que de durer éternellement.
L’utilisation de la cellule voltaïque semble remonter à l’Antiquité avec la découverte de la batterie de Bagdad en 1936, une série de cellules galvaniques placées dans de grandes jarres datant des premiers siècles de notre ère. Cependant, ce n’est qu’avec les travaux de Luigi Galvani à la fin des années 1700 que la technologie des batteries a été modernisée. Galvani a découvert qu’en connectant le cuivre et le zinc ensemble, il était capable de contracter les muscles d’une jambe de grenouille. Alessandro Volta a pris cette information et l’a adaptée à la pile voltaïque en 1800.