Le moteur à hydrogène : une solution pour des transports plus durables ?

Dans son roman de 1874, L'île mystérieuse , Jules Verne écrit que « l'eau sera un jour employée comme combustible, que l'hydrogène et l'oxygène qui la constituent, utilisés seuls ou ensemble, fourniront une source inépuisable de chaleur et de lumière, d'une intensité de dont le charbon n'est pas capable. 150 ans plus tard, le moteur à hydrogène est une technologie en pleine évolution qui présente de nombreux avantages pour l'environnement. Contrairement aux moteurs à combustion traditionnels qui utilisent des carburants fossiles, le moteur à hydrogène utilise de l'hydrogène comme combustible. Ils ne produisent pas de gaz d'échappement toxiques tels que le monoxyde de carbone, le dioxyde de soufre ou les particules fines, et ne rejettent que de l'eau et de la chaleur comme sous-produits. Dans cet article, nous allons examiner de plus près le fonctionnement interne du moteur à hydrogène et les avantages de cette technologie pour des transports plus durables.

Comment fonctionne le moteur à hydrogène ?

Le moteur à hydrogène est un type de moteur à combustion interne, similaire aux moteurs à essence ou diesel.  Cependant, au lieu d'utiliser du carburant liquide, il utilise de l'hydrogène gazeux stocké dans des réservoirs haute pression à bord du véhicule. L'hydrogène est injecté dans le moteur sous forme de gaz et mélangé avec de l'air. Le mélange est ensuite comprimé dans le cylindre du moteur, créant une combustion qui produit de l'énergie pour faire fonctionner le moteur.

Il y a quelques différences clés entre un moteur à essence et un moteur à hydrogène. Tout d'abord, le mélange air-hydrogène doit être maintenu à une certaine température pour éviter que le gaz ne se dilate trop rapidement, ce qui peut provoquer une détonation précoce et endommager le moteur. Pour cette raison, les moteurs à hydrogène utilisent des bougies d'allumage spécialisées et des systèmes de refroidissement pour contrôler la température.

De plus, les moteurs à hydrogène ont une plage d'efficacité beaucoup plus étroite que les moteurs à essence. Cela signifie que le rapport air-hydrogène doit être maintenu à un niveau précis pour garantir le fonctionnement optimal du moteur. Pour cette raison, les moteurs à hydrogène utilisent des systèmes de contrôle sophistiqués pour surveiller et ajuster en permanence le rapport air-hydrogène.

L'hydrogène a une densité énergétique beaucoup plus faible que l'essence ou le diesel, ce qui signifie qu'il faut une quantité plus importante de combustible pour produire la même quantité d'énergie. Cela signifie que les réservoirs de carburant pour les véhicules à hydrogène doivent être plus grands que ceux des véhicules à essence ou diesel, ce qui peut poser des défis en matière de design et d'espace.

le stockage de l'hydrogène à bord des véhicules est également un défi technique en raison de sa densité énergétique relativement faible par rapport aux carburants liquides traditionnels. Les constructeurs automobiles travaillent actuellement sur des solutions pour stocker l'hydrogène à bord des véhicules de manière sûre et efficace.

Moteur à hydrogène ou pile à combustible ?

Il est important de clarifier la différence entre les moteurs à hydrogène et les voitures équipées de piles à combustible. Les deux technologies utilisent de l'hydrogène comme source d'énergie, mais de manière différente.

Dans les moteurs à hydrogène, l'hydrogène est brûlé dans un moteur à combustion interne, tout comme l'essence ou le diesel. En revanche, les voitures équipées de piles à combustible n'ont pas de moteur à combustion interne. Elles utilisent une pile à combustible pour convertir l'hydrogène en électricité, qui est ensuite utilisée pour alimenter un moteur électrique qui propulse la voiture. Le processus de conversion de l'hydrogène en électricité dans une pile à combustible est beaucoup plus propre que la combustion de l'hydrogène dans un moteur à combustion interne. Les seuls sous-produits sont de l'eau et de la chaleur, ce qui en fait une technologie de transport très propre.

D'où provient l'hydrogène utilisé ?

Bien que le moteur à hydrogène présente de nombreux avantages, il existe également des défis à relever. Le principal défi est la production et le stockage de l'hydrogène.

Actuellement, la plupart de l'hydrogène est produit à partir de combustibles fossiles, principalement du gaz. Ce processus, appelé reformage du méthane, implique la production d'un gaz de synthèse à partir de gaz naturel en utilisant de la vapeur d'eau et des catalyseurs. Ensuite, le gaz de synthèse est converti en hydrogène pur par un processus de séparation chimique.

Le processus de reformage du méthane produit du dioxyde de carbone (CO2) comme sous-produit, ce qui en fait une source d'hydrogène non renouvelable et polluante. Selon les estimations, la production d'hydrogène à partir de gaz naturel entraîne des émissions de gaz à effet de serre d'environ 10 à 15 kg de CO2 par kg d'hydrogène produit.

Il existe cependant des méthodes de production d'hydrogène à partir de sources renouvelables telles que l'énergie solaire, éolienne et hydraulique. Ces méthodes sont appelées production d'hydrogène renouvelable ou vert. Par exemple, l'électrolyse de l'eau, une méthode de production d'hydrogène qui utilise de l'électricité pour séparer l'hydrogène de l'oxygène dans l'eau, peut être alimentée par des sources d'énergie renouvelable pour produire de l'hydrogène propre.

Des technologies de capture et de stockage du CO2 (CCS) peuvent être utilisées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre générées par la production d'hydrogène à partir de combustibles fossiles. Cette technologie implique la capture du CO2 émis lors de la production et son stockage en toute sécurité, empêchant ainsi sa libération dans l'atmosphère.

Le moteur à hydrogène est une technologie prometteuse qui pourrait offrir une alternative propre aux moteurs à combustion traditionnels. Bien que des défis existent, des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années dans le développement de cette technologie, et il est possible que nous assistions à une adoption plus large des moteurs à hydrogène à l'avenir.