La solution par l’Hydrogène

2018-05-24T08:24:09+00:00 23 mai 2018|Catégories : Blog, Blog|Mots-clés : , , , |0 commentaire
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Pourquoi n’entendons nous parler que de batterie aujourd’hui au sujet de la voiture électrique et plus du tout de l’hydrogène comme moyen de stockage d’énergie ?

L’hydrogène en effet à une densité d’énergie extraordinaire, puisqu’à 700 bars (la pression de service dans les station H2 actuelles en Californie et Europe du Nord), il concentre 39.6 kilowatt-heure par kg soit 3 fois plus que l’essence. Le seul autre “carburant” connu à ce jour qui va au-delà en terme de densité d’énergie transportée au kg est l’uranium 235 (voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Densité_d%27énergie). Par litre à 700 Bar, l’hydrogène prend 6 fois plus de volume… probléme que les Japonais Honda et Toyota ont résolu pour le moment avec de gros réservoir cylindriques.  Pour un avion électrique, cet avantage poids pourrait être prépondérant.

Aujourd’hui l’hydrogène est un merveilleux moyen de stockage d’énergie, pouvant avantageusement remplacer les batteries, pour alimenter une pile à combustible, puis un moteur électrique.

Aujourd’hui il y a quatre méthode de production d’hydrogène:

  • Cryogénique pour séparer l’H2 de l’air
  • Reforming de Gaz qui produit aussi du CO2
  • Electrolyse
  • Dissociation Thermique à 2250 °C qui dépasse l’énergie de rupture de la liaison H-O. C’est de cette dernière dont nous allons parler.

L’eau se dissocie thermiquement à 2’250 °C directement en hydrogène et oxygène. Cette température peut être atteinte avec un miroir équipé d’un concentrateur de rayon solaire (3’000°C gratuits, derrière le concentrateur) dirigé vers le réacteur tubulaire contenant la réserve d’eau.

Sur la superficie d’une station service classique d’aujourd’hui, on peut envisager d’installer un miroir de 18 mètres équipé de concentrateur solaire et d’un réacteur pour  produire “gratuitement” de l’hydrogène pur à la demande, de le stocker ou de le distribuer aux voitures comme aujourd’hui. Zero impact écologique pour cette première étape.

Puis dans la deuxième étape déjà prouvée aujourd’hui, la voiture à pile à combustible recrée de l’électricité en combinant l’oxygène de l’air avec l’hydrogène du réservoir en relâchant de l’eau buvable comme coproduit: ici aussi zéro impact écologique.  Toyota et Honda commercialisent ces voiture hybride avec Fuel Cell à 66 000 € (3000 vendues en CA depuis un an)

L’hydrogène fait encore peur à cause des risques perçus d’explosion, mais la technologie est maintenant bien maîtrisée. Il y a un démonstrateur à Paris au pont de l’Alma avec l’Air Liquide et au Canada BMW a commercialisé des grosses berlines avec un gros réservoir de 100 litres d’hydrogène qui donne une autonomie de plus de 500 km, tandis qu’une centaine de stations service délivre déjà de l’hydrogène à la pompe à Tokyo. .. (et 15 en Allemagne)

Dans votre voiture hybride hydrogène, comme le commercialise Toyota et Honda depuis un an, au lieu comme aujourd’hui de mettre un moteur à combustion, ils mettent une pile à combustible qui transforme cet hydrogène en électricité et remplace ainsi avantageusement les batteries … dont, pour être honnête, personne ne sait très bien comment les recycler en fin de vie si ce n’est de les accrocher au fond de votre garage comme le recommande TESLA pour du stockage électrique d’appoint. Le Japon prévoit 200 000 voitures à hydrogène en 2025.

Ce système qui part du soleil et finit en eau pure à la sortie de votre pile à combustible, est complètement écologique et économique.

Bizarrement aujourd’hui peu de personnes s’y intéressent à part une ou deux sociétés spécialisées maîtrisant cette très haute température. Espérons qu’un milliardaire un jour y voit l’intérêt. Les lobby pétrolier, étatique et des acteurs de la production d’hydrogène sur les autres technologies ont sans doute peu envie d’une transformation trop rapide.

Pour la fabrication d’hydrogène par dissociation thermique, le dernier problème à régler est le choix et la mise en forme des matériaux qui forment le réacteur tubulaire que l’on viendra placer au centre de l’hyperbole dans la station service . Ces matériaux doivent tenir une température extrêmement élevée (2’250°C) pendant au moins un an, avant leur remplacement. Aujourd’hui un démonstrateur a produit quelques gramme d’hydrogène avant de partir en poudre.

Il vaut mieux maîtriser la fabrication de ces matériaux à base de céramique dopée avec des terre rares et certains métaux (comparable à ce qui avait été entamé pour la navette spatiale):

  1. il faut sécher de manière parfaitement contrôlée la céramique pour éviter la formation de micro-brèches qui seront autant de fragilités
  2. il faut ensuite procéder à un frittage très régulier

La startup inspirée par le Professeur Aldo STEINFELD de l’université de ETH Zurich (qui a lui développé le concentrateur solaire sur un miroir), ayant un brevet sur ce sujet cherche 12.5 M$ pour lancer ce programme de développement.

Très bel enjeux pour la planète, avec des tas d’expériences ratées ayant fait la une (Navette spatiale, Zeppeline ..) dont les lobbies pétroliers et industriels actuels s’emparent.  Il faudrait trouver quelqu’un pour le faire ou sinon encore une fois et à son habitude, c’est Elon MUSK qui devra s’y mettre, mais cette fois il est déjà bien engagé sur la solution concurrente à base de batteries ?!?

Matière

Type d’énergie MJ par kilogramme MJ par litre Utilisations
Antimatière

Antimatière

180 000 000 0001

Source d’énergie théorique
Fusion thermonucléaire (Deutérium-Tritium)

Nucléaire

330 000 000

6 368 000 000

Production d’électricité (en développement)

Uranium-235

Nucléaire

79 500 000

1 534 000 000

Production d’électricité

Hydrogène (comprimé à 700 bars)

Chimique

123

5,6

Moteurs de véhicules

Essence

Chimique 47,2 34

Moteurs de véhicules

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