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A quand les piles à combustible à hydrogène dans les voitures ?

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Avec les débats sur la pollution atmosphérique, la pile à combustible à hydrogène a fait progressivement parler d'elle. Cette technologie possède de nombreux avantages. Malgré cela, les coûts et l'ampleur des développements freinent fortement son utilisation par le grand public.

La pile à hydrogène possède avant tout un intérêt environnemental : les sous-produits engendrés sont totalement non-polluants (eau et chaleur). Par ailleurs, la diversité des sources de production d'hydrogène permet d'envisager une stabilité plus importante des prix que pour les carburants traditionnels. De plus, l'hydrogène constitue un vecteur énergétique stockable, contrairement à l'électricité. Et ce n'est pas tout ! La pile à hydrogène est silencieuse et délivre un courant de très bonne qualité. L'autodécharge et les temps de recharge des batteries sont évités avec la pile. Plusieurs types de piles existent. Le carburant peut être stocké sous forme d'hydrogène, de méthanol ou d'éthanol,... reformé sur place. Nous nous consacrerons ici aux piles utilisant directement de l'hydrogène.

Les associations et le programme H2E

Pour soutenir le développement de la technologie ainsi que la mise en place et la consolidation de la filière hydrogène, de nombreuses associations se sont créées : en Europe, le FCH (Fuel Cells et Hydrogen), dont la Commission Européenne est membre et la EHA (European Hydrogen Association), aux États-Unis, la NHA (National Hydrogen Association). Elles se sont notamment fixé pour objectif de contribuer au développement de la technologie et à l'accélération de sa commercialisation. Ces objectifs sont poursuivis à travers le financement de projets de recherche, de démonstrateurs, par le lancement d'appels à projets, ou par des actions de communication auprès du public.

Parmi les projets soutenus, le programme Horizon Hydrogène Energie (H2E) s'est vu accorder en octobre 2008 un financement de 67,6 millions d'euros par la Commission Européenne. Ce programme représente un investissement total de près de 200 M€ sur 7 ans. Il rassemble une vingtaine d'industriels, PME et des laboratoires de recherche publics français. L'objectif est de construire et de consolider la filière hydrogène énergie.

Parmi les applications possibles, la pile à hydrogène apparaît comme une solution très intéressante pour l'automobile : la technologie rend envisageable l'idée d'une voiture totalement non polluante. Mais les coûts sont encore trop élevés. C'est pourquoi, avant de se lancer sur ce marché, les promoteurs de la pile à combustible s'intéressent à d'autres applications d'alimentation électrique : systèmes de secours électriques et l'alimentation d'équipements en sites isolés, générateurs électriques portables et alimentation de matériel militaire, d'ordinateurs ou de téléphones portables, véhicules spéciaux et « mini transports ».

Ces dix dernières années, le secteur des transports a vu se réaliser de nombreux projets et démonstrateurs. Des piles sont déjà disponibles pour des vélos, des scooters, des fauteuils roulants, des bus... Des programmes se mettent en place : par exemple, l'aéroport de Munich a lancé en 1997 un programme visant à utiliser de l'hydrogène dans certains de ses bus et chariots élévateurs. Le projet Hychain lancé en 2006 en Europe est un autre exemple. L'objectif est de permettre à des utilisateurs de tester des scooters, tricycles, fauteuils roulants, petits véhicules utilitaires et minibus alimentés par une pile à hydrogène.

Parmi les fabricants, on compte notamment les Canadiens Ballard et Hydrogenics, les Américains Plug Power et IdaTech, ainsi qu'Axane en France, filiale du groupe Air Liquide. En 1994, le premier prototype de Daimler Chrysler a démontré la viabilité technologique de la pile à combustible dans le domaine automobile. Depuis, les constructeurs automobiles tels que BMW, Mercedes, Volkswagen, Ford et General Motors ont chacun lancé des prototypes. Récemment, Toyota a présenté son prototype 5 FCHV-Adv à Genève.

Malgré la multiplication des démonstrateurs, des développements techniques sont encore attendus concernant le stockage de l'hydrogène et la durée de vie des membranes utilisées dans les cellules électrochimiques. Ces améliorations sont indispensables, d'autant plus que les technologies concurrentes, comme les batteries lithium-ions, font elles-mêmes l'objet d'innovations continues. Sans parler du coût trop élevé de la technologie. D'une part, la membrane et le catalyseur en platine, nécessaires à la pile, sont très onéreux ; d'autre part, la production et la distribution d'hydrogène sont coûteuses. Enfin, un des obstacles que la pile devra affronter reste la sécurité et la confiance des utilisateurs.

De l'hydrogène dans nos voitures en 2030 ?

Si les obstacles à l'entrée de la technologie sur le marché existent, nombreux sont les efforts mis sur la pile à hydrogène. D'après le FCH, le but est d'introduire la pile dans l'automobile d'ici 2015-2020. Mais la pile réussira-t-elle à s'imposer sous les carrosseries automobiles et dans combien de temps ?

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