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29
novembre 2014 |
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La pile à combustible, un
nouveau départ pour la voiture électrique ? |
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La voiture électrique n'arrive pas à
s'imposer. Lourdes et encombrantes, les batteries n'autorisent
qu'une autonomie réduite, de l'ordre de la centaine de kilomètres,
avant une recharge immobilisant le véhicule pour plusieurs heures.
Les hybrides, à peine plus convaincantes en raison de leur
complexité, et surtout de peur prix prohibitif, apparaissent surtout
comme une solution de transition.
On ne peut affirmer que la batterie a dit son dernier mot, bien au
contraire. Ainsi, Hitachi vient d'annoncer avoir conçu une
technologie permettant d'augmenter la densité énergétique des
batteries Li-ion de plus 100% en utilisant des matériaux basés sur
le nickel et le silicium pour les électrodes respectivement positive
et négative. La durée de vie de l'électrode positive a été allongée
en l'affinant et en y appliquant un film d'oxyde, tandis qu'un liant
très puissant a été développé pour les matériaux de l'électrode
négative. Ces perfectionnements permettent d'obtenir une densité
énergétique de 335 Wh/kg, soit 2,6 fois plus que les meilleures
batteries Li-ion actuelles, ce qui permettrait de doubler
l'autonomie des voitures électriques.
Mais est-ce suffisant pour concurrencer un véhicule à moteur
thermique conventionnel, dont l'autonomie est de l'ordre du millier
de kilomètres et dont le ravitaillement s'opère en quelques minutes
?
La pile à combustible
C'est vers une catégorie de véhicules très différente que se dirige
peut-être l'industrie automobile. Et l'idée n'est pas nouvelle
puisque la plupart des grands constructeurs l'ont déjà testée sur
des prototypes, dont le moteur électrique n'est plus alimenté par un
jeu de batteries mais par une pile à combustible.
Une pile à combustible est une pile dans laquelle la fabrication de
l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un
combustible réducteur (hydrogène, éthanol…) couplée à la réduction
sur l'autre électrode d'un oxydant, tel l'oxygène de l'air. La
réaction d'oxydation est accélérée par un catalyseur qui est
généralement du platine. Si ce métal précieux intervient dans le
coût élevé de l'ensemble, la société israélienne
CellEra a
conçu en 2012 une technologie de pile à combustible à membrane qui
n'utilise pas de platine, à l'aide d'un électrolyte polymère solide
qui conduit des ions OH- en milieu alcalin.
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Pile à combustible
à l'éthanol (Nasa) |
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Alors que jusqu'à présent seuls des
prototypes ou des démonstrateurs de véhicules alimentés par une pile
à combustible avaient été présentés, Toyota et Honda viennent
d'annoncer la prochaine commercialisation de voitures particulières
de ce type.
Toyota commercialisera son premier véhicule à pile à combustible
"Mirai" ("futur" en japonais), dès le 15 décembre 2014 au Japon. Il
s'agit d'une berline de 4 places ayant une autonomie de 650km et
pouvant se recharger en hydrogène en 3 minutes, qui sera proposée à
environ 7,24 millions de yens (soit environ 50.000 euros).
Le 7 novembre dernier, la Mirai a réalisé un test à 150km/h afin de
vérifier si des sons ou mouvements anormaux se produisaient. Les
ingénieurs souhaitent concentrer leur attention sur la vérification
des derniers résultats car ils pensent que les inquiétudes du grand
public sont plus importantes sur les véhicules à pile à combustible.
Une session de présentation des crashs tests montrant que le
réservoir d'hydrogène restait intact a par ailleurs été assurée
durant l'annonce officielle de mise en vente du véhicule.
Honda a de son côté dévoilé son prototype de véhicule à pile à
combustible destiné à être mis en vente en mars 2016. Ce véhicule
pourrait accueillir 5 personnes, se recharger en 3 minutes et avoir
une autonomie de 700km. La sortie de cette nouvelle voiture a été
retardée de 3 mois afin de réaliser davantage de tests de sécurité
selon l'entreprise.
Les industriels estiment que l'un des principaux freins au
développement des véhicules à pile à combustible est le faible
nombre de stations de rechargement. Pour cette raison, le
gouvernement japonais a décidé l'attribution de subventions à
hauteur de 2,02 millions de yens aux acheteurs de ce nouveau
véhicule pour encourager leur diffusion, conscient que
l'augmentation de ce parc automobile très particulier devrait
entraîner l'installation de stations de ravitaillement en hydrogène.
La promesse de l'hydrogène solide
Si les futurs véhicules à pile à combustible sont encore alimentés
par de l'hydrogène sous pression dans un réservoir, un autre type de
stockage, beaucoup plus souple et surtout plus économique se profile
déjà à l'horizon avec l'hydrogène solide. Le gaz est alors stocké en
le fixant sur des galettes de magnésium, un métal abondant sur terre
et fort peu coûteux. Le matériau obtenu, que l’on nomme hydrure de
magnésium, peut être conservé de façon durable à température et
pression ambiantes, et résiste parfaitement au feu. Une seule
galette d'hydrure de magnésium de 30 cm de diamètre pour 1,5 cm
d’épaisseur contient l’équivalent de 600 litres d’hydrogène pouvant
être libéré par voie thermique à très haute température.
Utilisé comme source d'alimentation d'une pile à combustible, une
galette de 5 kilogrammes d’hydrure de magnésium fournirait à une
voiture une autonomie de 500 kilomètres, pour un coût de 45 € (le
coût de production de l'hydrure de magnésium est d'environ 5 € par
kg, actuellement commercialisé pour l'industrie à 9 € par kg).
Liens divers :
Stocker les énergies renouvelables grâce à l’hydrogène solide
(Contrepoints)
Stockage d’hydrogène solide (McPhy Energy)
Technologie de pile à combustible à membrane sans platine
(CellEra)
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La Toyota Mirai.
Crédit Toyota. |
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