Que se passe-t-il sous le capot d'un véhicule à hydrogène ? Bien que de nombreuses personnes utilisent le terme "moteur à hydrogène", en réalité, les véhicules à hydrogène utilisent des moteurs électriques alimentés par de l'hydrogène. Les camions, voitures, tracteurs à hydrogène et autres sont en effet des véhicules électriques ou plus précisément des véhicules électriques à pile à combustible (FCEV).
Cependant, contrairement à la voiture électrique "classique" (qui devrait vraiment être appelée voiture électrique à batterie ou VE à batterie) - dont l'électricité est stockée dans la batterie pendant la charge - la "voiture électrique à hydrogène" génère sa propre électricité en utilisant une pile à combustible à hydrogène.
Pour utiliser un véhicule à hydrogène, l'utilisateur doit remplir le réservoir d'hydrogène plutôt que de recharger la batterie.
Il existe deux types de technologie de moteurs à hydrogène :
- Le VEH (véhicule électrique à hydrogène) : un véhicule électrique avec un moteur électrique alimenté par une pile à combustible - la plupart des véhicules à hydrogène disponibles aujourd'hui utilisent cette technologie.
- L'ICE (Internal Combustion Engine) : Un véhicule avec un moteur à combustion interne à hydrogène. Cette technologie, qui n'est pas encore sur le marché, est en phase de recherche et développement et intéresse des constructeurs tels que Toyota, Porsche et MAN. Ce type de moteur conserverait une grande partie du système de fonctionnement actuel du moteur et nécessiterait un minimum d'ajustements aux véhicules.
Qu'est-ce qui définit la puissance d'un moteur à hydrogène ?
Les Véhicules à Pile à Combustible (VPC) ont plusieurs paramètres de conception qui définissent la puissance d'un véhicule :
- Capacité de la batterie (en kWh)
- Puissance de la pile à combustible (en kW)
- Capacité de stockage d'hydrogène (en kg)
- Puissance totale du moteur en (kW)
En fonction de l'objectif du véhicule, les fabricants conçoivent différentes configurations de ces quatre éléments.
Gaz ou hydrogène liquide ?
Ce sont les deux moyens de stocker l'hydrogène et chacun a ses avantages et ses inconvénients, selon l'objectif du véhicule. L'hydrogène liquide permet de stocker quatre fois plus d'hydrogène, mais la liquéfaction de l'hydrogène entraîne une moindre efficacité énergétique en raison de l'opération de liquéfaction supplémentaire. De plus, une fois qu'il est dans la voiture, il doit être utilisé très rapidement avant de se transformer à nouveau en gaz et de se dilater. Cela signifie qu'il doit être utilisé ou évacué ... et perdu !
Comment fonctionne exactement une pile à combustible ?
Il existe plusieurs types de piles à combustible qui convertissent le carburant en énergie. La plus courante est la pile à combustible à hydrogène, qui convertit l'hydrogène (le carburant) en électricité (l'énergie), par la réaction électrochimique de l'hydrogène et de l'oxygène.
Ce processus, qui se produit instantanément, alimente le moteur électrique tout en ne rejetant que de l'eau.
Techniquement, la pile à combustible utilise une réaction de « redox » pour produire de l'électricité. Elle est composée de deux électrodes : une anode d'oxydation (émettant des électrons) et une cathode de réduction (collectant les électrons), séparées par un électrolyte, qui conduit directement les ions d'une électrode à l'autre et bloque les électrons, les forçant à passer par le circuit externe de la batterie.
Le réservoir alimente en continu l'anode en hydrogène, tandis que la cathode reçoit de l'oxygène (de l'air).
La plaque d'anode provoque l'oxydation du carburant et libère des électrons, qui sont forcés par l'électrolyte chargé d'ions (qui sépare les deux électrodes) à traverser un circuit externe. Ce circuit externe fournit donc un courant électrique continu qui alimente le moteur.
Une fois réunis dans la cathode, les ions et les électrons se recombinent avec de l'oxygène. Cette combinaison provoque une réduction qui, en plus du courant électrique, génère de la chaleur et de la vapeur d'eau pure, qui s'échappe sous forme de gaz par un petit tuyau placé sous le véhicule, soit pendant la conduite, soit en appuyant sur un bouton à la fin du trajet.
- Le réservoir alimente en continu l'anode en hydrogène, tandis que la cathode reçoit de l'oxygène (de l'air).
- La plaque d'anode provoque l'oxydation du carburant et libère des électrons, qui sont forcés par l'électrolyte chargé d'ions (qui sépare les deux électrodes) à traverser un circuit externe. Ce circuit externe fournit donc un courant électrique continu qui alimente le moteur.
- Une fois réunis dans la cathode, les ions et les électrons se recombinent avec de l'oxygène. Cette combinaison provoque une réduction qui, en plus du courant électrique, génère de la chaleur et de la vapeur d'eau pure, qui s'échappe sous forme de gaz par un petit tuyau placé sous le véhicule, soit pendant la conduite, soit en appuyant sur un bouton à la fin du trajet.
Le fonctionnement d'un moteur à hydrogène n'émet que de l'eau pure et est donc totalement propre, à condition que l'hydrogène utilisé comme carburant soit également complètement propre.
