Comment fonctionne un véhicule à hydrogène?

By Amelie

Pour la sauvegarde de l’environnement, la voiture à hydrogène encore connu sous le nom de voiture à pile combustible présente un grand atout. Malheureusement, ce biogaz est très peu mis en avant comparativement à l’énergie électrique. Contrairement aux voitures classiques qui rejettent des déchets dans l’air, les véhicules à hydrogène émettent uniquement de l’eau.

Cet article  a pour but d’expliquer brièvement le fonctionnement de la voiture à hydrogène.

Le principe de la voiture à hydrogène

L’utilisation du biogaz hydrogène ne concerne pas uniquement les voitures au sens strict. Car, le principe du fonctionnement des voitures à hydrogène est valable pour les différentes sortes de moyen de transport nécessitant un moteur. Il s’agit entre autres des transport en commun tels que les bus ou encore le transport routier avec les camions.

L’ensemble des quelques véhicules à hydrogène présents sur le marché aujourd’hui utilisent différentes techniques de production d’énergie.

La première solution repose sur un moteur à réaction, utilisé dans le domaine de l’aérospatial. Le dihydrogène et le dioxygène sont utilisés sous forme liquide pour être injectés dans une chambre de combustion. Leur combustion violente et rapide, est éjectée à travers un conduit appelé tuyère, ce qui crée une force de propulsion.  Cette technique est utilisée pour lancer des fusées telles que les engins Ariane 5.

La seconde solution repose sur un fonctionnement semblable à celui des véhicules qui possèdent un moteur à explosion, on parle de moteur à combustion interne à hydrogène. La combustion interne du dihydrogène et du dioxygène contenu dans l’air va produire de l’eau, qui sera rejeté, et de l’énergie, qui sera utilisé pour faire avancer le véhicule.

La troisième solution est la pile à combustible. La pile à hydrogène convertit l’énergie du combustible en énergie. Elle utilise l’hydrogène et l’oxygène pour générer de l’électricité, de l’eau et de la chaleur  Ces véhicules combinent l’action d’un moteur électrique et l’énergie produite par un pile à combustible.

L’histoire de l’hydrogène

L’hydrogène, en tant que molécule, a été isolé en 1766 par un chimiste et physicien britannique Henry Cavendish. Il continuera d’étudier cet élément chimique pour découvrir vingt ans plus tard que sa combustion produit de l’eau.

L’étude de l’hydrogène, poussera des scientifiques et des ingénieurs à l’utiliser en particulier dans le domaine de la mobilité. C’est en janvier 1807, qu’Isaac de Rivaz publie un premier brevet d’un moteur à combustion interne qui utilise l”hydrogène.

De nombreuses contraintes sont rencontrées dans l’utilisation de l’hydrogène comme carburant ou combustible.  Les principales difficultés reposent sur le stockage du combustible mais également sa production.

Le fonctionnement proprement dit

Les véhicules à hydrogènes déjà disponibles sur le marché disposent de pile à hydrogène et sont munis d’une membrane échangeuse en polymère. Les batteries de la voiture à hydrogène sont constituées d’une anode, d’une cathode et d’un électrolyte. Alors, quand l’hydrogène arrive dans les piles, une forte pression le pousse à travers le catalyseur en platine qui le divise en ions et en électrons. Ce sont ces deux ions et ces deux électrons qui produisent l’énergie nécessaire pour le moteur électrique de la voiture. Tandis que l’hydrogène va mélanger son action avec celle de l’oxygène pour donner naissance à des molécules d’eau à l’état de vapeur contrôlée qui sera expulsée du véhicule.

La recharge de la voiture à hydrogène

Quant à la recharge de la voiture à hydrogène, il n’existe presque pas de différence avec la recharge de la voiture normale de la pompe. Il est important de bien attacher la pompe au véhicule avec de la prise verrouillable. La majorité des voitures à hydrogène se rechargent grâce à un gaz de pression allant de 350 bars à 700 bars. Or, 100 km parcourus équivalent à un kilogramme d’hydrogène vendu à 10 euros.

Les avantages de la voiture à Hydrogène

La voiture à hydrogène est souvent comparée à une voiture électrique, et ceci à cause de l’impact écologique des deux moyens de déplacement.

  • La protection de l’environnement

Le principal avantage des voitures à hydrogène est d’ordre environnemental. Une voiture à hydrogène ne rejette pas du dioxyde de carbone, mais de la vapeur d’eau, un élément naturel sans conséquence négatif sur l’écosystème. D’autre part, la batterie de la voiture d’hydrogène est plus petite que celle des voitures électriques, ce qui entraîne une réduction du lithium.

  • Une voiture silencieuse

Comme la plupart, les voitures ayant à cœur l’environnement comme les moteurs à hydrogène n’émettent pas de bruit. Pour le démarrage de la voiture, seul un voyant indique que la voiture est allumée. Malheureusement, ce silence pose un réel problème pour les automobilistes et pour les piétons.

  • Une très belle performance en autonomie

À chaque nouvelle sortie, les voitures d’hydrogène gagnent en performance et sa capacité se renforce de jour en jour.

Quelques critiques sur la voiture à hydrogène

Pourquoi la voiture à hydrogène n’est pas disponible sur le marché en grande quantité. c’est à cause de ces insuffisances.

  • Le coût élevé des voitures à hydrogène

Le coût de cette voiture constitue un grand frein à sa démocratisation. Le prix de vente du Pac s’avère très coûteux, et ceci en raison des matériaux utilisés. Il s’agit entre autres du catalyseur, des plaques bipolaires et de la membrane échangeuse du proton.

  • Le poids de la pile;
  • La nécessité d’un refroidisseur

Le Pac doit s’intégrer au reste du système pour permettre l’évacuation de la chaleur produite. Il faut donc nécessairement un système de refroidissement efficace.

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