- Olga Kokorina
- Traduit par Olga Apetenok
- Ru He Ar
Hydrogène: le pour et le contre
La plupart des fabricants d’équipements aéronautiques et automobiles, ainsi que de véhicules aquatiques, travaillent activement depuis longtemps sur l’utilisation des technologies de l’hydrogène. L’impulsion pour le développement du marché des voitures électriques, ainsi que des moteurs hybrides et à hydrogène, a été donnée par l’interdiction des voitures diesel dans les agglomérations, adoptée en 2018 dans l’Union européenne. De nombreuses marques automobiles cesseront de produire des voitures équipées de moteurs à combustion interne traditionnels. Quelle alternative choisirent-elles? Les voitures électriques? Très probablement, mais pas seulement… Les technologies de l’hydrogène ne sont pas moins prometteuses. Continuez à lire pour découvrir ce que sont les moteurs à hydrogène, quels sont leurs avantages et quels sont leurs inconvénients.
Origines
Le tout premier moteur à hydrogène a été conçu par l’inventeur français François Isaac de Rivaz (1806). Le premier brevet pour un moteur à hydrogène a été délivré plus tard. En 1841 en Angleterre, puis en 1852 en Allemagne, un moteur à combustion interne qui fonctionnait avec un mélange air-hydrogène a été construit. Et en 1933, la société pétrolière et gazière norvégienne Norsk Hydro Power a équipé un petit camion d’un moteur à hydrogène. Des piles à combustible à hydrogène ont été utilisées dans un modèle expérimental de General Motors appelé Electrovan (1966).
Les crises pétrolières des années 1970 ont inspiré BMW à créer la première voiture à hydrogène (1979). En 2007, la même BMW a lancé une série limitée de voitures Hydrogen 7 pouvant fonctionner à la fois à l’essence et à l’hydrogène. Les voitures étaient équipées d’un moteur bivalent V12 de 6.0 litres produisant 260 chevaux. Mais ils ne sont pas devenus populaires: ils se sont avérés trop chers, tandis qu’une bouteille de gaz de 8 kilogrammes offrait une petite autonomie de 200 à 250 km.
La Toyota Mirai (2014) est devenue une véritable voiture de série avec un moteur à hydrogène. Fait intéressant, lors de sa présentation, le plus courageux des journalistes a goûté l’eau de son eau d’échappement et était satisfait (et rien ne lui est arrivé). En octobre 2019, la deuxième génération du modèle a été présentée. La voiture est une berline 4 places dans le style d’entreprise Toyota, la longueur de la carrosserie est de 4890 mm, la puissance du moteur est de 152 ch. Aujourd’hui, de nombreux grands constructeurs automobiles ont des modèles à hydrogène: Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford et autres.
Comment ça fonctionne
- Première option
Il s’agit d’une voiture électrique qui est ravitaillée en hydrogène comprimé dans des stations-service spéciales. Le gaz pénètre dans la pile à combustible, où se trouve une membrane qui sépare les chambres avec l’anode et la cathode. L’hydrogène entre dans la première, l’oxygène entre dans la seconde. Les électrodes à membrane sont recouvertes d’une couche de catalyseur (le plus souvent du platine), à la suite de quoi l’hydrogène commence à perdre des électrons, des particules chargées négativement. A ce moment, les protons, particules chargées positivement, traversent la membrane jusqu’à la cathode. Ils se combinent avec les électrons et forment de la vapeur d’eau et de l’électricité. Le système de la Toyota Mirai est organisé selon ce principe.
« Je ne recommanderais pas la Mirai aux personnes qui n’ont pas de stations hydrogène près de chez elles. Mais le nombre de stations hydrogène augmente et il devient plus facile de les utiliser. Ça vous prend de trois à cinq minutes pour ravitailler votre voiture en hydrogène, ce n’est donc pas différent que de la ravitailler en essence »
- Deuxième option
Toyota met beaucoup d’efforts dans ce projet, préparant la sortie du modèle Corolla Sport. Le projet est piloté par Akio Toyoda lui-même, le patron de Toyota Motor Corporation, qui n’hésite pas à piloter une voiture expérimentale. Il a été décidé de tester la nouvelle technologie dans la série de courses d’endurance Super Taikyu Series 2021. La voiture de course comportera un moteur turbocompressé 3 cylindres à hydrogène.
Techniquement, il s’agit d’un moteur à pistons classique dont la conduite de carburant est adaptée, comme le système d’injection, à l’hydrogène comprimé. Le principe de fonctionnement est le même que celui d’un moteur à essence ou diesel classique. Cependant, les émissions de dioxyde de carbone sont proches de zéro, et même celles qui sont produites ne sont dues qu’à la combustion d’une petite quantité d’huile moteur. De plus, l’hydrogène s’enflamme beaucoup plus rapidement que l’essence, il offre donc une bonne réponse de l’accélérateur (réaction à l’appui sur la pédale d’accélérateur) et un couple dès les bas régimes. Deuxièmement, selon le constructeur, les moteurs à hydrogène conservent toutes les caractéristiques des moteurs à combustion interne classiques, en particulier le son et les vibrations, qui, selon Akio Toyoda, sont tellement importants pour les « gars qui aiment les voitures ». Le patron de la plus grande société automobile japonais est convaincu que les voitures doivent continuer à être amusantes.
La voiture utilisera du carburant « vert », qui est produit par Fukushima Hydrogen Energy Research Field. Il s’agit d’une grande usine située près de la tristement célèbre centrale nucléaire de Fukushima-1, utilisant l’électricité d’une centrale solaire de 20 mégawatts.
Inconvénients
Les inconvénients des technologies de l’hydrogène sont sérieux. Premièrement, il s’agit de danger d’explosion, car le gaz est très volatil et explose à la première étincelle. À l’été 2019, une fuite d’hydrogène a provoqué une puissante explosion dans une station-service en Norvège, après quoi toutes les stations d’hydrogène du pays ont été interdites. De plus, cette technologie n’est pas bon marché (par exemple, aux États-Unis, l’hydrogène est environ 2,5 fois plus cher que l’essence) et les piles à hydrogène contiennent du platine, l’un des métaux les plus chers au monde. La sécurité qui doit être assurée lorsque l’on travaille avec de l’hydrogène également coûte beaucoup d’argent. Les hydrocarbures (hydrogène jaune) sont encore utilisés dans la production de carburant.
Ainsi, l’avenir dira si les technologies de l’hydrogène se développeront ou tomberont dans l’oubli. Peut-être trouverons-nous un jour une source d’énergie vraiment compacte. Un élément qui utilise le principe de la fusion thermonucléaire, comme la batterie du légendaire Terminator.
