1800, Londres. Anthony Carlisle et William Nicholson, respectivement chirurgien et chimiste, ont réussi à construire une pile électrique. Un exploit en soi, puisque le principe vient tout juste d'être découvert. Mais un exploit mitigé, car le courant passe mal entre leur circuit improvisé et la pile.

Afin d'améliorer la conduction, Carlisle dépose quelques gouttes d'eau au niveau de la jonction... et pschitt ! Un gaz se dégage !

Nicholson propose une explication : l'eau est décomposée par le courant électrique en donnant ce gaz (de l'hydrogène) et probablement… de l'oxygène ?

William Nicholson et Anthony Carlisle à Londres réalisant une électrolyse, 1800, gravure, photo : © Bridgeman images
Voir en grand

Pour s'en assurer, les deux compères intègrent un bac d'eau dans le circuit électrique. Bingo, ils parviennent à produire les deux gaz !

Il faut le reconnaître, leur découverte, appelée électrolyse, trouva peu d'applications concrètes en 1800… mais depuis, elle est devenue essentielle !

Électrolyse, illustration Artips Sciences
Voir en grand

Faisons un bond 200 ans plus tard, à bord de la Station Spatiale Internationale. L'appareil OGS (pour Oxygen Generation System) vient de se mettre en route.

Son élément principal ? Un réservoir d'eau dans lequel sont plongées deux parties métalliques appelées électrodes. Une batterie fait circuler des électrons dans le circuit, de l'électrode positive vers la négative.

De gauche à droite : le système de récupération d'eau, la machine de recyclage des eaux usées (le WRS) et le système de génération d'oxygène (OGS), 2012, photo : James E. Scarborough
Voir en grand

Du côté positif du réservoir, l'électrode arrache des électrons aux molécules d'eau pour les envoyer dans le circuit. Mais cela ne se fait pas sans douleur ! Les molécules de H₂O sont brisées dans l’opération, laissant derrière elles des ions hydrogène H⁺ en suspension et de l'oxygène gazeux O₂ qui permettra aux astronautes de respirer.

Illustration Artips Sciences
Voir en grand

Quant aux ions H⁺ restés dans l'eau, ils sont attirés par l'électrode négative et traversent tout le réservoir pour venir s'y coller. Ils récupèrent alors des électrons fournis par le circuit et peuvent s'assembler en hydrogène gazeux H₂. Celui-ci est ensuite ajouté au CO₂ expiré par les astronautes pour obtenir... de l'eau, qui sera réinjectée dans l'OGS.

Illustration Artips Sciences
Voir en grand

De l'oxygène d'un côté, de l'hydrogène de l'autre : c'est bien l'électrolyse découverte par Carlisle et Nicholson qui fait fonctionner l'OGS. Les deux amateurs d'électricité voulaient juste bricoler une pile… ils finiront par permettre à l'Humanité de respirer dans l'espace !

Samantha Cristoforetti à bord de la Station Spatiale Internationale, 2022, photo : ESA/NASA
Voir en grand

Pour en savoir plus :

Respirer, boire ou se nourrir, tout est infiniment plus compliqué dans l’espace que sur Terre. Pour répondre à ces difficultés, les ingénieurs de la Station Spatiale Internationale en ont fait un véritable condensé de l'ingéniosité humaine, de l'électrolyse de Carlisle et Nicholson à l'évaporation basse pression de Nestlé qui permet de recycler l'urine.

L'exposition Up to Space qui se tient actuellement au Musée de l'Air et de l'Espace, propose une salle immersive dédiée au fonctionnement de la Station et à la vie de ses habitants extraterrestres. Embarquez dès maintenant pour le Bourget en suivant ce lien !

En savoir plus sur l'exposition
Voir en grand