Voitures à pile à combustible à hydrogène : comment fonctionnent-elles ?

La course est lancée pour remplacer la génération actuelle de véhicules énergivores, le gouvernement britannique s'étant récemment engagé à arrêter la vente de toutes les nouvelles voitures à essence et diesel d'ici 2040.

Alors que les voitures électriques rechargeables et les véhicules hybrides sont en lice pour les remplacer, beaucoup pensent que l'avenir réside dans les voitures alimentées par des piles à combustible à hydrogène. Et un certain nombre de constructeurs automobiles ont déjà fait des percées dans ce domaine.

Qu'est-ce qu'une pile à combustible ?

Les piles à combustible produisent de l'électricité à partir d'une réaction chimique et ont été développées pour la première fois dans les années 1830. Ils ont été utilisés commercialement par la NASA plus d'un siècle plus tard pour produire de l'énergie pour les satellites et les capsules spatiales.

Contrairement aux batteries conventionnelles, qui reposent sur des produits chimiques stockés dans la cellule pour maintenir l'énergie, les piles à combustible utilisent un flux constant de carburant dans la cellule. La plupart des piles à combustible utilisent de l'hydrogène et de l'oxygène.

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Une seule pile à combustible a à peu près la même quantité d'énergie qu'une batterie sèche à une seule cellule, qui ne peut même pas alimenter un ordinateur portable. Pour alimenter les voitures, les piles à combustible sont empilées et reliées entre elles.

Plutôt que de dépendre de l'essence ou du diesel, les véhicules à pile à combustible (FCV) combinent l'hydrogène et l'oxygène afin de produire de l'électricité pour entraîner le moteur.

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Comment fonctionnent les piles à combustible ?

Les voitures à pile à combustible, comme la Mirai de Toyota ou la Honda Clarity FCV, combinent les caractéristiques d'une voiture à moteur à combustion interne et à batterie. L'énergie est produite à partir de carburant dans un réservoir, mais le carburant est de l'hydrogène au lieu de l'essence liquide ou du diesel. Cependant, les moteurs typiques brûlent du carburant, tandis que les piles à combustible fusionnent chimiquement avec l'oxygène de l'air, produisant de l'eau, le seul déchet résultant de ce processus.

Il existe différents types de piles à combustible, mais celles couramment utilisées pour alimenter les voitures sont appelées membranes échangeuses de polymères ou membranes échangeuses de protons. Ils ont une structure similaire à une batterie avec une borne positive, une borne négative et un électrolyte séparant les deux.

Ainsi, comme une batterie rechargeable, tant que la pile à combustible a une source d'alimentation, elle peut fonctionner. La puissance de ceux-ci provient d'une réaction électrochimique entre l'hydrogène et l'oxygène, qui est toujours disponible dans l'air. Tant que l'hydrogène est disponible, la pile peut fonctionner.

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Pourquoi les piles à combustible sont-elles bonnes pour les voitures ?

Contrairement aux moteurs à combustion, qui libèrent du dioxyde de carbone nocif dans l'atmosphère, les piles à combustible ne produisent que de l'eau et de la chaleur en tant que sous-produits, ce qui les rend plus respectueuses de l'environnement.

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Ils produisent également moins de bruit que ceux fonctionnant sur des moteurs, ce qui signifie que les siestes sur le siège passager peuvent être beaucoup plus paisibles.

Quel est le piège?

Alors que les piles à combustible elles-mêmes ne produisent pas de dioxyde de carbone, la production de l'hydrogène utilisé peut causer de la pollution car la majeure partie est actuellement produite à l'aide de combustibles fossiles, dégageant du dioxyde de carbone.

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L'hydrogène peut également être produit par l'électrolyse de l'eau et, bien que ce processus puisse être alimenté par des sources d'énergie renouvelables, telles que l'énergie éolienne, la plupart de l'hydrogène est toujours fabriqué à partir de combustibles fossiles embêtants.

De plus, les habitudes ont la vie dure. La société est habituée à produire des voitures avec des moteurs à essence, ce qui signifie qu'elles sont généralement moins chères, mieux testées et plus fiables. Il est également beaucoup plus facile de réparer votre voiture à essence - dans combien de garages avez-vous vu des remises publicitaires sur les contrôles de pile à combustible ?