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mercredi 19 octobre 2022

Les moteurs thermiques à hydrogène, avenir de la filière automobile

 

Depuis de nombreuses années, les industriels recherchent une façon de se mouvoir de manière décarbonée.


Les industriels se sont tournées vers la voiture électrique qui n’avait pas émergée après la « jamais contente ». Son point faible : les batteries, leurs productions, leurs recyclages et leurs autonomies. La matière première de ces batteries, principalement le lithium est importé notamment de Bolivie et d’Afghanistan, ce qui ne rend pas la filière souveraine.


Ensuite, les industriels se sont tournés vers l’hydrogène, non pas en direct, mais en utilisant une technologie notamment utilisé par les capsules spatiales Apollo, à savoir la génération d’électricité via une pile à combustible alimentée en hydrogène et en oxygène.

Cette solution très onéreuse requiert l’utilisation de métaux rares pour les piles à combustibles, métaux rares que l’on retrouve principalement en Chine et dans les nodules polymétalliques produits par les dorsales océaniques.


La solution pour moi, provient de 2 chercheurs français du CNRS de Lyon qui ont inventé un kit permettant d’adapter un moteur thermique à essence en moteur thermique à hydrogène.


Cette solution permettrait de sauvegarder le grand savoir faire de la française de mécanique, éviterait l’arrêt de la filière des moteurs thermiques, permettrait d’éviter d’être tributaires du lithium et des métaux rares étrangers.


Les chercheurs du CNRS de Lyon ont utilisé un moteur classique à 4 temps, transformé et renforcé pour être capable de brûler de l’hydrogène ou plus exactement du dihydrogène (H2). Cette combustion est propre, puisqu’elle ne génère que de la vapeur d’eau et de la chaleur.


Côté architecture, pas de grandes différences avec un moteur thermique à essence.


La chaleur intense dégagée par la combustion relativement propre de l’hydrogène nécessite le renfort des soupapes, des segments et autres éléments non lubrifiés par les résidus d’autrefois. Pour la même raison, les pistons doivent être munis de canaux de refroidissement internes arrosés par des jets d’huile froide venus de gicleurs disposés au bas des chemises, comme pour les moteurs sportifs turbocompressés.

D’autre part, en mode hydrogène, le calculateur recalcule le débit de carburant afin d’assurer un mélange stœchiométrique pour un bon fonctionnement du moteur.


L’avantage de l’hydrogène est sa densité énergétique massique, car 1 kg de ce gaz équivaut à environ 3 kg d’essence. Cela dit, en volume, le bilan est complètement inversé et les soucis de stockage à 700 bars sont toujours présents.


Comme toujours avec la combustion de ces gaz, dits « secs » comparés à l’essence et surtout au gazole, les problèmes de lubrification, de corrosion et d’usures accélérées sont bien présents.

Il faudra donc renforcer l’anticorrosion des pièces et prévoir de la maintenance spécifique des moteurs thermiques à hydrogène, mais cela est tout à fait possible.