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Il est le premier, en 1779, à avoir soupçonné l'existence d'un élément chimique alors inconnu dans la wolframite, le tungstène. Il met au point un nouveau procédé de purification du phosphore. On le connaît aussi pour l'invention de la bouteille de Woulfe, une bouteille à trois goulots permettant de faire circuler un gaz dans un liquide.