Piles à combustible hydrogène : La nouvelle frontière du transport durable

La technologie des piles à combustible est en développement depuis le début des années 1900. Cependant, nous n'avons atteint que maintenant un stade où nous pouvons employer cette technologie à grande échelle. Que nous donneront les piles à combustible hydrogène ?

Pour le dire simplement, nous aurons des véhicules grand public avec des piles à combustible rechargeables alimentant des moteurs électriques qui donnent zéro émission et fonctionnent sans avoir besoin d'être rechargés tous les 100-200 km. La clé est leur capacité à fournir un transport respectueux de l'environnement à partir d'énergie verte. Cependant, il reste beaucoup à faire avant de voir cela véritablement mis en œuvre.

Mais d'abord, regardons de plus près. Qu'est-ce exactement que la technologie des piles à combustible hydrogène ?

Une pile à combustible, comme une batterie, nous fournit essentiellement un courant électrique. Cependant, contrairement à une batterie qui stocke l'énergie, une pile à combustible crée la sienne. L'hydrogène agit comme source et réagit avec l'oxygène via un processus électrochimique pour former une charge électrique. Cette électricité est ensuite utilisée pour alimenter le véhicule. Une pile à combustible ne nous donnera aussi que de l'eau et de la chaleur comme déchets, contrairement aux alternatives à combustion utilisant le pétrole comme carburant source.

Alors que l'énergie par batterie semble avoir gagné pour l'instant, les experts prédisent que les piles à combustible finiront par les surpasser. Partiellement parce qu'elles ne causent pas autant de mal à l'environnement que l'énergie par batterie.

L'extraction de métaux comme Co, Li, Cu, Ni peut toujours être une source d'inquiétude pour la sécurité des travailleurs et l'environnement. Le recyclage produit aussi du CO2 nocif pour l'environnement. D'un autre côté, les voitures électriques nuisent aussi à l'environnement. Bien qu'elles n'émettent pas de gaz d'échappement, elles utilisent des batteries qui émettent des fumées toxiques.

Le co-fondateur et PDG de Tesla, Elon Musk, a cependant qualifié les piles à combustible hydrogène de « stupidement ahurissantes » et de « tas de bêtises ». Mais l'industrie automobile est en désaccord. Une enquête 2017 auprès de 1000 cadres supérieurs de l'auto par KPMG a révélé que les piles à combustible hydrogène ont un meilleur avenir à long terme que les voitures électriques. Selon le rapport publié, « Les véhicules électriques à batterie échoueront à cause des défis d'infrastructure tandis que les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) sont vus comme la vraie percée pour la mobilité électrique. »

Quels sont les avantages des piles à combustible hydrogène ?

• Les piles à combustible hydrogène ne donnent aucune émission nocive et sont un carburant durable comparé aux alternatives fossiles.
• Les véhicules alimentés par piles hydrogène se rechargent plus vite que la charge des voitures électriques – environ 3-5 minutes.
• Les voitures utilisant l'hydrogène comme source de carburant peuvent parcourir de bien plus grandes distances que les voitures électriques. L'autonomie tourne autour de 300 miles (environ 480 km).
• Les piles à combustible hydrogène ont une efficacité plus élevée et peuvent produire beaucoup plus de puissance pour les appareils.

Cependant, il y a des obstacles significatifs sur la voie de l'adoption de la technologie des piles à combustible hydrogène.

Obstacles aux piles à combustible hydrogène :

• Les stations de recharge sont rares et pas facilement disponibles. L'infrastructure requise pour soutenir ces véhicules à grande échelle n'est pas en place.
• L'un des plus grands obstacles aujourd'hui est le coût. La technologie elle-même n'est pas bon marché.
• Bien que l'hydrogène soit facilement disponible, il est difficile à stocker et transporter. De plus, l'hydrogène est un gaz hautement inflammable et coûteux à transporter et stocker en sécurité.

Technologie éponge de bain : Une percée potentielle ?

Une nouvelle technologie développée par l'Université Northwestern à Evanston pourrait être une percée potentielle pour le stockage sûr de l'hydrogène. La technologie éponge de bain, aussi connue sous le nom de produit NU-1501, est capable de stocker et libérer de grandes quantités de gaz à basse pression et coût.

Pourquoi les utilisateurs devraient-ils opter pour la technologie des piles à combustible hydrogène ?

David Wenger, directeur général de Wenger Engineering Gmbh en Allemagne, qui est en première ligne pour promouvoir l'adoption des piles à combustible en Europe, dit que « L'énergie par batterie n'est pas la solution pour tout. Ceux qui vivent en grandes villes, par exemple, trouveront très difficile de recharger les voitures électriques. Le passage à l'hydrogène sera lent mais sûr, et d'ici 2030, j'assumerais que peut-être 5% des voitures et camions en Allemagne seraient à pile à combustible. »

Selon le Professeur Kalghatgi, le principal problème avec cette technologie est la distribution et le stockage, c'est-à-dire l'amener là où sont les véhicules. Cependant, la technologie éponge de bain pourrait être d'une utilité considérable.

Il dit aussi que comme les sources d'énergie renouvelables (éolien, solaire) deviendront des sources d'électricité plus courantes, un moment viendra où nous aurons de l'électricité excédentaire. Nous pourrons utiliser cet excédent pour générer de l'hydrogène plutôt que de le stocker dans des batteries, qui pourra ensuite être livré là où il est requis. En résumé, l'hydrogène pour le transport pourrait aussi utiliser l'énergie renouvelable qui actuellement est gaspillée.