Une voiture hydrogène, comment ça marche ? Une voiture à hydrogène et pile à combustible c’est avant tout une voiture électrique mais qui fabrique sa propre électricité. Le moteur électrique lui permettant d’avancer est alimenté en électricité par une pile à combustible qui fabrique à la demande l’énergie nécessaire.
L’hydrogène, le carburant
L’hydrogène est l’élément le plus commun dans l’univers. Cependant, il n’existe pas à l’état pur et pour être utilisé comme carburant il doit être extrait. Son extraction se fait à partir d’hydrocarbures fossiles, principalement du méthane, du charbon ou des coupes pétrolières. Génératrices de CO2, ces méthodes d’extraction sont à terme condamnées.
Heureusement, il existe d’autres méthodes de production émergeantes bien plus écologiques comme la production à partir du méthane ou la très prometteuse extraction par électrolyse de l’eau. A noter que l’hydrogène extrait a pour nom scientifique le dihydrogène mais le terme usuel employé reste l’hydrogène.
Le dihydrogène est un gaz extrêmement léger qui occupe un volume important dans des conditions de pression standard. C’est pourquoi il est stocké dans le réservoir d’un véhicule à une pression de 700 bars. À cette pression, on peut stocker 5 kg d’hydrogène dans un réservoir de 125 litres, ce qui permet à un véhicule d’avoir une autonomie comprise entre 500 et 600 kilomètres. 1 kg d’hydrogène pour 100 kilomètres, c’est actuellement la norme. Le dihydrogène étant un gaz hautement explosif et inflammable, les réservoirs de stockage sont soumis à des normes très strictes.
Le ravitaillement en hydrogène du véhicule se fait dans une station spécifique où est stocké le gaz. Un plein se fait généralement en 5 minutes dans les mêmes conditions qu’un véhicule thermique.
La pile à combustible, cœur du système
La pile à combustible c’est le cœur du système de la voiture à hydrogène, là où est produite l’électricité. Pour générer cette électricité, la pile à combustible est alimentée en dihydrogène stocké à l’état gazeux dans le ou les réservoirs du véhicule. C’est le contact entre le dihydrogène et l’oxygène au sein de la pile à combustible qui génère l’électricité.
Une pile à combustible coûte encore très chère car elle a besoin de platine pour fonctionner, métal précieux très onéreux. En revanche une pile à combustible a une durée de vie longue, estimée autour de 15 ans. A noter que la pile à combustible ne rejette aucun polluant, seulement de l’eau pure !
Le moteur électrique
Il ne diffère pas d’un moteur électrique d’une voiture 100% batterie. La puissance moyenne actuelle d’un moteur électrique d’une voiture à hydrogène se situe aux alentours de 100 kilowatts.
Les principaux éléments annexes de la voiture à hydrogène
La batterie
Comme dans un véhicule thermique, la voiture à hydrogène est équipée d’une batterie rechargée par la pile à combustible ou par l’énergie cinétique lors des phases de freinage du véhicule. Cette batterie sert d’énergie d’appoint, par exemple en phase de démarrage comme dans un véhicule hybride et permet aussi généralement de faire fonctionner les équipements annexes de la voiture (phare, essuie-glace, etc…)
Le convertisseur
Le convertisseur contrôle la puissance à la sortie de la pile à combustible ainsi que la charge et la décharge de la batterie dans les diverses conditions de conduite. Il permet d’augmenter la tension à la sortie de la pile à combustible jusqu’à 650 volts afin de perdre le moins d’énergie possible.
La voiture à hydrogène, une excellente synthèse
La voiture à hydrogène est donc un véhicule dont on fait le plein de carburant comme sa cousine thermique. Ce carburant lui permet de produire sa propre électricité via la pile à combustible afin d’alimenter un moteur électrique comme sa sœur électrique à batterie embarquée.