MOBILITÉ
Pile à combustible hydrogène
LA VOITURE À HYDROGÈNE, UNE OPTION RÉALISTE ? Le moteur thermique a perdu de sa superbe, crise écologique oblige. Le futur s’écrit-il forcément avec des véhicules électriques alimentés par de grosses et lourdes batteries ? Une autre solution comme celle des véhicules à hydrogène est-elle une alternative?
On parle peu des véhicules électriques à hydrogène ou pile à combustible (FCEV) mais cette technologie, pour l’instant moins mature que celle des véhicules électriques à batterie (BEV), permet pourtant de solutionner certains inconvénients propres aux BEV : • autonomie restreinte et fluctuante suivant les conditions climatiques • temps de recharge long
POURQUOI ? Contrairement aux matériaux utilisés pour la fabrication des batteries, l’hydrogène est disponible partout et de manière « inépuisable » sur Terre. Sa source la plus abondante ? L’eau évidemment puisque’elle recouvre 70 % de notre planète ! Une molécule d’eau (H2O) est constituée de 2 atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. Pour obtenir de l’hydrogène il suffit de séparer ces atomes grâce à un courant électrique : c’est le procédé de l’électrolyse.
• approvisionnement en matières premières problématique • poids et encombrement des batteries Preuve de l’intérêt pour l’hydrogène, la France a prévu d’investir 7 milliards d’euros dans la filière, tandis que l’Allemagne a annoncé un investissement de 9 milliards d’euros dans cette technologie.
2H2O —› 2H2 + O2 De plus, lorsque l’électricité utilisée pour cette opération provient d’énergies renouvelables, il devient possible de produire de l’hydrogène de façon écologique sans émettre de CO2. C’est ce qu’on appelle l’hydrogène « vert ».
Si avec 120 MJ/kg l’hydrogène possède une densité d’énergie massique exceptionnelle, il souffre cependant d’une très faible masse volumique avec seulement 0,08 kg/m3. Ramené en énergie volumique, l’hydrogène dispose alors de 0,0096 MJ/dm3 à pression ambiante, à comparer aux 34 MJ/dm3 de l’essence ou aux 2,2 MJ/dm3 des batteries au lithium. Par conséquent, il faut comprimer l’hydrogène (à 350 ou 700 bars) pour embarquer suffisamment d’énergie dans un véhicule selon l’espace disponible et l’autonomie escomptée. À 700 bars de pression, la densité énergétique volumique atteint alors 6,72 MJ/dm3, soit trois fois plus d’énergie par dm3 qu’une batterie au lithium. Et comme il ne pèse presque rien, ça devient intéressant ! Comprimé à 700 bars l’hydrogèn e dispose de 6,72 MJ/dm 3, soit une énergie de 120 MJ contenue dan s un réservoir de 18 litres.
Pour un même volume, une batterie au lithium ne propose que 40 MJ pour un poids beaucoup plus élevé. COMMENT ÇA MARCHE ? La pile à combustible (PAC) permet de créer de l’électricité grâce à une réaction d’oxydation et de réduction sur ses électrodes. Pour réaliser le processus d’oxydo-réduction, la PAC a besoin d’un combustible réducteur et d’un oxydant. Dans notre cas, c’est le couple hydrogène H2/oxygène 02.
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Hydrogèn Pile à com e bustible 30
