Une représentation de la pile de Volta Nous avons deux métaux dissemblables (du zinc et du cuivre) et un électrolyte. Le zinc est moins électronégatif et a tendance à perdre ses électrons (oxidation). La réaction stoppe car les électrons sont bloqués sur l'électrode. L'accumulation d'électrons sur l'électrode empèche l'attaque de l'électrode. L'électrode négative qui est attaquée est appellée anode dans un générateur Les électrons circulent du pôle négatif vers le positif Quand les électrons peuvent s'échapper via le conducteur le zinc perd plus facilement ses électrons. Les ions Zn2+ se dissolvent dans l'électrolyte: le zinc est attaqué.

Introduction: les piles et l'électronégativité des métaux

Quand la pile débite du courant (le circuit électrique est fermé), les disques de zinc sont oxidés et se dissolvent lentement dans l'électrolyte. Quand la pile ne débite pas de courant, la charge négative qui apparait sur l'électrode empèche l'oxidation. Quand le circuit est fermé, la charge peut se dissiper via le conducteur et l'oxidation peut recommencer.

Les deux dessins à droite ne représentes pas exactement une pile de Volta (qui est en fait un empilement d'éléments), mais les composants sont les mêmes.

La différence entre une pile et un accu, est que la réaction est inversible avec un accu. Avec une pile la recharge n'est pas possible parce que le zinc oxidé entre dans la solution et quand il est réduit il ne se dépose pas bien sur l'électrode mais forme es dendrites qui vont cours-circuiter la pile (cette pile de Volta a encore d'autres inconvénients que nous n'allons pas discuter ici).

Mais cette réaction d'oxidation peut également se produire dans d'autres cas: il faut pour cela:

• deux métaux dissemblables en contact (éventuellement avec une connection externe pour récolter le courant comme dans une pile)
• un électrolyte en contact avec les deux métaux

Magnésium Manganèse Aluminium Zinc Chrome Fer Cuivre Nickel Argent Etain Mercure Platine Or Carbone

Comme les métaux moins électropositifs ne sont pas attaqués, on les appelle "nobles". Dans le couple Fer-Zinc, c'est le zinc qui est attaqué, mais dans le couple Fer-Nickel c'est le fer qui est attaqué.

Le fer qui est attaqué se transforme en rouille (c'est l'oxide de fer). Le problème avec le fer, c'est que son oxide grossit énormément et se détache du fer, mettant une nouvelle partie à nu. Dans le cas de l'oxidation de l'aluminium, du chrome et d'autres métaux il se forme une couche d'oxide qui ne grossit pas. Cette couche reste collée au métal et le protège de l'oxidation. C'est ainsi qu'une couche de zinc ou de nickel protège l'acier qui se trouve en dessous: le zinc s'oxide et forme une couche imperméable qui protège le zinc et l'acier en dessous.

Il y a une confusion entre électropositivité et électronégativité. En réalité, on devrait parler uniquement d'électronégativité: un métal n'est pas "plus électropositif" mais "moins électronégatif". Le tableau ci-dessous présente quelques éléments et leur électronégativité: sodium, magnésium, aluminium, silicium, phosphore, souffre et chlore. L'argon a sa couche externe complètement remplie d'électrons et n'est pas réactif.

L'acier se compose de fer et de carbone L'attaque du fer peut se faire: il y a un électrolyte et un conducteur (le fer et le carbone sont tous deux dans l'acier) L'acier rouille à la longue et se détache de la coque. La coque en acier devient fragile.

La protection de la coque des navires

Nous avons donc tous les éléments pour créer une pile électrique, notamment deux métaux dissemblables en contact, plongés dans un électrolyte (de l'eau de mer ou de l'eau saumatre). Sans système de protection la coque serait rapidement attaquée. Il n'est ici pas possible de mesurer une différence de potentiel, puisque le fer et le carbone sont mélangés dans l'acier.

Dans une pile avec une électrode en fer et une électrode en carbone on obtient une différence de potentiel, avec l'électrode en fer plus négative (c'est l'anode) qui sera attaquée quand la pile débite.

Une pile saline classique a le pôle positif en carbone (c'est la petite électrode au milieu) tandis que le pôle négatif est l'extérieur de la pile en zinc. Quand la pile débite, c'est le zinc qui est attaqué. La pile peut facilement fuir quand il n'y a plus de zinc à l'atat métallique. Les piles zinc-carbone (piles salines) sont expliquées ici.

Le système le plus simple qui est utilisé pour les petits navires et les navires en polyester comme les anciens chasseurs de mines de la classe Aster (Eridan pour les français) est d'utiliser des blocs de zinc placés autour des endroits qui sont le plus sujet à corrosion (à la poupe du navire). Sur les chasseurs de mines ces blocs servent à protéger l'hélice en bronze, c'est pratiquement la seule partie en métal immergé.

Pour fonctionner correctement les blocs en zinc doivent être reliés à la masse du navire (masse électrique) et à toutes les parties susceptibles d'être attaquées (axe de l'hélice dans le cas des chasseurs de mines). Si on coupe la liaison électrique entre les blocs en zinc et la masse du navire on peut mesurer une légère différence de potentiel.

Ces blocs en zinc sont attaqués et disparaissent à la longue. On en profite de l'entretien en cale sèche pour les remplacer. Ces blocs en zinc sont aussi appellés anodes sacrificielles car elles se sacrifient au profit des autres parties en métal du navire.

Les blocs de zinc sont placés de préférence près de l'hélice (en bronze) car le bronze est moins électropositif que l'acier de la coque et favorise son attaque. Le zinc contrecarre l'effet de la fonte.

La protection active par courant imposé est décrite sur une page séparée.