Imaginez une voiture qui fonctionne à l’énergie de l’hydrogène, une véritable révolution dans le monde de l’automobile. Aujourd’hui, les voitures à hydrogène utilisent une pile à combustible pour alimenter leur moteur électrique. Elles sont également équipées d’une batterie pour augmenter leur autonomie. Mais saviez-vous que cette technologie a également été utilisée pour prolonger l’autonomie d’une batterie de voiture électrique ? Dans cet article, nous allons explorer le fonctionnement fascinant des voitures à hydrogène et découvrir comment elles sont en train de changer l’industrie automobile.
Une utilisation historique de l’hydrogène
L’hydrogène a été découvert et isolé par le chimiste britannique Henry Cavendish en 1766. Depuis, il a été utilisé comme carburant dans des moteurs à combustion interne dès 1806. De plus, l’hydrogène a été utilisé comme source d’énergie dans l’aviation dès 1938. Sa grande concentration d’énergie en fait également un combustible idéal pour les fusées. Il a même été envisagé d’utiliser de l’hydrogène solide pour des voyages spatiaux plus éloignés.
Une percée dans les années 90
Pendant près de deux siècles, l’hydrogène a été largement ignoré par les constructeurs automobiles en raison de sa difficulté à être stocké et transporté. Ce n’est qu’en 1994 que Chrysler a osé développer un premier prototype de voiture à hydrogène. Onze ans plus tard, Mercedes a lancé la première voiture à hydrogène de série, la Classe B F-Cell. Depuis le début des années 2010, l’hydrogène a trouvé de nombreuses applications dans le domaine de la mobilité terrestre, des bus aux scooters en passant par les vélos électriques.
Le fonctionnement d’une voiture à hydrogène
Une voiture à hydrogène est essentiellement une voiture électrique qui utilise une pile à combustible pour produire de l’électricité. Cette pile est alimentée par de l’hydrogène stocké dans des réservoirs à très haute pression. Une batterie est également présente pour augmenter l’autonomie du véhicule. Le fonctionnement de cette technologie repose sur quatre scénarios différents. Le premier consiste à utiliser directement l’hydrogène des réservoirs pour alimenter la pile à combustible et propulser le véhicule. Si la batterie n’est pas pleine, la pile à combustible peut également la recharger. Lors d’une demande importante de puissance, la pile à combustible et la batterie travaillent ensemble pour alimenter le moteur électrique. Enfin, l’énergie cinétique générée lors du freinage est utilisée pour recharger la batterie.
Une technologie similaire à l’hybride
Le fonctionnement d’une voiture à hydrogène est similaire à celui d’une voiture hybride, comme la Toyota Prius. Cependant, il n’y a qu’une seule source d’énergie pour alimenter un ou plusieurs moteurs électriques. La chaîne de traction de la voiture à hydrogène est composée de cinq éléments principaux : les réservoirs d’hydrogène, la pile à combustible, la batterie tampon, l’inverseur, et le moteur électrique.
Des réservoirs sûrs et performants
Les réservoirs d’hydrogène sont conçus pour stocker le gaz à très haute pression. Plus la pression est élevée, plus la quantité de gaz délivrée est importante. Pour des raisons de sécurité, ces réservoirs sont dotés de dispositifs auxiliaires tels que des électrovannes et des clapets de surdébit. Des détecteurs d’hydrogène sont également présents dans le véhicule pour assurer la sécurité des occupants. En cas d’alerte, ces détecteurs coupent l’arrivée de gaz et permettent d’expulser l’hydrogène présent dans le véhicule. Les réservoirs subissent des tests rigoureux pour garantir leur fiabilité et leur sécurité.
La pile à combustible : une technologie innovante
Les voitures à hydrogène utilisent généralement des piles à combustible à membrane PEM (protons exchange membrane). L’hydrogène est dissocié en ions hydrogène et en électrons grâce à une réaction chimique dans la pile à combustible. Les protons traversent la membrane électrolyte polymère, tandis que les électrons suivent un circuit extérieur, produisant ainsi de l’électricité. À la cathode, les protons et les électrons se combinent avec l’oxygène de l’air pour former de l’eau pure. Ce processus ne produit aucun polluant et génère même de la chaleur pour le chauffage de l’habitacle.
Une batterie tampon pour une autonomie accrue
Les voitures à hydrogène sont équipées d’une batterie tampon de faible capacité pour augmenter leur autonomie. Cette batterie permet de parcourir quelques kilomètres supplémentaires, mais sa capacité est limitée pour éviter d’alourdir le véhicule.
Inverseur moteur réducteur : la régulation de la puissance
L’inverseur moteur réducteur joue un rôle essentiel dans la voiture à hydrogène. Il convertit le courant continu de la batterie et de la pile à combustible en courant alternatif utilisable par le moteur électrique. Il régule également le régime et le couple des moteurs électriques. Cela permet d’obtenir une puissance optimale en fonction des besoins du conducteur.
Le prolongateur d’autonomie à hydrogène
Une entreprise française, Symbio, a développé un prolongateur d’autonomie utilisant une pile à combustible à hydrogène. Ce système peut être installé sur une voiture électrique classique équipée d’une batterie lithium. La pile à combustible agit comme un générateur d’électricité qui recharge la batterie pendant la conduite, augmentant ainsi l’autonomie du véhicule.
Le moteur thermique à hydrogène
Enfin, il est intéressant de mentionner que le moteur thermique à combustion d’hydrogène existe depuis plusieurs années. BMW a produit une série limitée de sa Hydrogen 7, équipée d’un moteur V12 fonctionnant à l’essence et à l’hydrogène. Cette solution revient sur le devant de la scène, avec de nombreux motoristes et constructeurs qui s’intéressent à cette technologie.
Les voitures à hydrogène sont une véritable avancée technologique dans le domaine de la mobilité. Elles offrent une alternative écologique aux voitures traditionnelles en termes de performance et d’autonomie. Grâce à la pile à combustible et à l’hydrogène, elles ouvrent de nouveaux horizons pour l’industrie automobile. Alors, prêt(e) à prendre le volant de la voiture du futur ?
