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Hydrogène

Introduction

par Yohann Prigent, Yanis Kemer

Le dihydrogène est une molécule formée de deux atomes de l’élément hydrogène. Il a un intérêt énergétique, cependant la molécule de dihydrogène est quasiment absente sur Terre à l’état naturel : il est donc nécessaire de la fabriquer ce qui implique une consommation d’énergie. En général, on produit du dihydrogène en cassant la molécule d’eau H2O.

L’intérêt du dihydrogène est qu’il peut être utilisé de deux façons :

  • soit comme un combustible traditionnel, dont la réaction avec l’oxygène de l’air ne donne que de l’eau et dégage de l’énergie permettant au véhicule de se mouvoir ;
  • soit pour alimenter — toujours avec l’oxygène de l’air — des piles à combustible, qui sont des dispositifs produisant à la fois de l’électricité, de la chaleur et de l’eau.

Le dihydrogène est donc un moyen de stockage d’énergie, qui peut à la fois remplacer les combustible pétroliers des moteurs électriques et concurrencer les batteries pour l’alimentation de moteurs électriques.

La pile à combustible date de 1839, suite à la réalisation de nombreuses expériences réalisées par William Grove. Actuellement, de nombreux efforts de recherche et d’industrialisation sont réalisés autour de cette technologie. La première voiture fonctionnant à l’hydrogène produite en série est la FCX Clarity de Honda en 2008. D’autres constructeurs comme Mercedes avec la classe A en 2003 et Ford avec la focus FCV en 2004 ont produit des voitures à hydrogène mais elles n’étaient que des dérivés des modèles à moteur thermique   produits en série.

Source : « Vers la voiture sans pétrole ? » de François Roby.


Le véhicule à dihydrogène

par Mata’i Souchon, Yanis Kemer

Aujourd’hui, l’automobile est l’un des principaux responsables des émissions atmosphériques de dioxyde de carbone (environ 20% [1]), et est donc l’une des premières causes du réchauffement climatique. Il faut donc chercher rapidement à construire une automobile propre, c’est-à-dire qui n’émet pas de gaz toxique.

Le géant américain de l’automobile, General Motors, a construit un modèle de voiture fonctionnant au dihydrogène : la Hy-Wire. Celle-ci fonctionne avec une pile à combustible adaptée aux besoins automobiles (très bon rendement  , et insérable facilement dans une voiture) : la PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell), qui fonctionne au dihydrogène.

Le principe de la pile à combustible consiste à produire de l’électricité à partir de dihydrogène stocké dans le véhicule, et de l’oxygène naturellement présent dans l’air. Deux compartiments, l’un plein d’hydrogène et le deuxième directement mis en contact avec l’atmosphère (riche en O2 à 20%) contiennent chacun une électrode. Il se produit un transfert d’électrons, de l’anode vers la cathode, à l’origine du courant électrique produit. Ce phénomène est exactement l’inverse de l’électrolyse de l’eau, qui permet de stocker le dihydrogène. Le schéma suivant illustre le fonctionnement de la pile à combustible :

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Fonctionnement de la pile à combustible

Avantages du dihydrogène

- Pratiquement aucune nuisance sonore ;
- Il ne pollue pas puisqu’il ne rejette que de la vapeur d’eau ;
- C’est un moyen de plus de remplacer l’essence ;
- le rendement   de la pile à combustible est 2 fois meilleur que celui d’un moteur à essence [2].

Inconvénients du dihydrogène [3]

- La pile à combustible supporte mal le froid ;
- sa durée de vie est courte ;
- elle nécessite 3 à 4 fois plus d’énergie qu’une voiture électrique ;
- l’hydrogène coûte 2 à 3 fois plus cher que l’essence ;
- il faudrait mettre en place tout un réseau de distribution en France, alors qu’un réseau de bornes de rechargement électriques serait plus rapidement installé ;
- pour qu’elle soit vendue, il faudrait qu’aucune technologie ne lui fasse concurrence : la Prius hybride de Toyota a une meilleure autonomie, et les batteries électriques tendent à s’améliorer et conférer à la voiture électrique une meilleure autonomie.