L’histoire de la voiture à hydrogène a commencé avec celle du moteur fonctionnant à l’hydrogène. Les débuts des moteurs à hydrogène ont lieu en 1883 quand l’Hippomobile d’Étienne Lenoir parcourt 9 kilomètres entre Paris et Joinville-le-Pont et peut être donc considéré comme l’une des premières voitures à hydrogène.

lenoir-hippomobile-hydrogenePremière voiture à hydrogène en 1883 

En parallèle, des découvertes ont lieu sur la pile à combustible.En 1939, Christian Schönbein, chimiste allemand naturalisé suisse, découvre les propriétés de l’électrolyse de l’eau, ce qui sera à l’origine de la pile à combustible

Aujourd’hui, l’hydrogène très à la mode, est considéré comme une solution énergétique pour les générations futures. L’hydrogène n’existe néanmoins pas à l'état naturel sur Terre. Il ne peut donc pas être considéré comme une source énergétique car ce n’est pas une énergie fossile ou renouvelable mais simplement comme un vecteur énergétique c’est-à-dire un moyen de transférer de l’énergie.

L’une des applications que nous allons traiter dans cet article est la voiture à hydrogène que vous avez surement déjà entendu parler.En réalité, on peut comprendre son fonctionnement assez facilement avec peu de connaissances chimiques et thermodynamiques.

Tout simplement, la voiture à hydrogène est constituée d’un moteur électrique, d’une pile à combustible alimentée par le réservoir d’hydrogène, d’une batterie et d’un inverseur. 

image004                                                                            Schéma de la pile à combustible 

 

Au démarrage ou en ville, la voiture utilise la batterie qui alimente le moteur électrique.

Sur la route ou sur l’autoroute, l’électricité est produite à bord par la pile à combustible alimentée par l’hydrogène. L’électricité de la pile à combustible permet aussi de recharger la batterie.

Lorsque la voiture a besoin de plus de puissance, la batterie et la pile à combustible sont couplées.

Quand la voiture freine, l’énergie récupérée est transformée en électricité par l’inverseur pour recharger la batterie.

Regardons maintenant de plus près le fonctionnement de la pile à combustible.

L’électricité est créée par le déplacement des électrons. La molécule d’hydrogène contient 2 électrons et 2 protons. La pile à combustible va séparer les électrons et les protons pour créer le courant électrique.

 

voiture-hydroConstitution de la voiture à hydrogène 

Une pile à combustible contient un grand nombre de cellules, chacune composée d’une anode (pole +) et d’une cathode (pole -) séparées par une membrane qui laisse passer que les protons.

De l’hydrogène est injecté dans la pile à combustible, au contact de l’anode, les électrons sont séparés des protons. Les protons traversent la membrane tandis que les électrons sont obligés de circuler vers l’anode. On crée ainsi un courant électrique.

De l’autre côté, de l’air entre dans la cellule. L’oxygène contenu dans l’air se sépare en deux atomes d’oxygène en contact de la cathode. Les électrons, les protons et l’atome d’oxygène s’associent pour former une molécule d’eau. 

La pile à combustible produit à partir de l’hydrogène de l’oxygène de l’électricité et de l’eau. La réaction dégage de la chaleur qui peut aussi être exploitée.

4Schéma de la pile à combustible 

Malgré la facilité de la mise en œuvre et les avantages de l’utilisation des moteurs à hydrogène, cette technologie a également ses points faibles. En effet, l'hydrogène est un gaz inflammable et explosif, de ce fait, il faut éviter tout risque de fuite, et toute situation confinée peut s'avérer dangereuse.

Deuxièmement, même si l'hydrogène est l'élément le plus abondant, il n'en existe pratiquement pas à l'état pur, c'est-à-dire sous forme de dihydrogène. Ce dernier doit donc être produit. La production d'hydrogène nécessite plus d'énergie que celui-ci peut en produire et son cout de production est malheureusement très élevé actuellement.

Pour finir, vient le problème du stockage de l'hydrogène. En effet, la légèreté de l'hydrogène se révèle être un défaut dans la mesure où, à poids égal, l'hydrogène occupe un volume beaucoup plus important qu'un autre gaz.

 

Copyright: Tous droits réservés à We Speak Science, association à but non lucratif créée par Dr. Detina Zalli (Queen Mary University of London; ancien Harvard University) et Dr. Argita Zalli (Imperial College London). Cet article a été écrit par Etnik HALILI (Institut de technologie de Blois)

 

Les références:

http://www.cea.fr/multimedia/pages/animations/energies/fonctionnement-pile-a-combustible.aspx

http://news.autoplus.fr/Hydrog%C3%A8ne-Pile-%C3%A0-combustible-Toyota-Mirai-Honda-FCV-Voiture-Electrique-1488783.html

http://www.automobile-propre.com/fonctionnement-voiture-pile-combustible-hydrogene/

http://voiturehydrogene.net/histoire-voiture-pile-combustible/

https://www.youtube.com/watch?v=7Bn9Gp5kuyI

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http://voiturehydrogene.net/wp-content/uploads/2012/11/lenoir-hippomobile-hydrogene.jpg

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