Hydrogène

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.

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 :

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.