Avec l’épuisement annoncé des réserves de pétrole, l’automobile est-elle vouée à la casse ? Pas nécessairement, au vu de ce qui se prépare dans les laboratoires de recherche du CEA : adieu l’essence, bonjour l’hydrogène ! Les premières voitures fonctionnant à partir du gaz le plus répandu dans l’Univers devraient apparaître dès 2020 et se généraliser sur nos routes vers 2030. Elles seront alors équipées d’une pile à combustible (PAC). Son principe : convertir l’énergie chimique d’une réaction de l’hydrogène avec de l’oxygène en énergie électrique qui alimente le moteur. Avec comme unique rejet à la sortie du pot d’échappement, la vapeur d’eau. Un grand atout en terme écologique.

Mais si une centaine de véhicules déjà en fonctionnement à travers le monde démontre la faisabilité du principe, un fossé technologique nous sépare encore d’une utilisation généralisée. Divers obstacles doivent être surmontés pour obtenir un véhicule fiable, suffisamment autonome, avec un coût de production et une durée de vie comparables aux véhicules actuels. Première difficulté : l’alimentation et le stockage du carburant. Si l’hydrogène est l’élément le plus abondant dans notre environnement, il n’existe pas à l’état brut. Électrolyse de l’eau, reformage des gaz contenant de l’hydrogène, procédés à haute température couplés aux réacteurs nucléaires du futur…

Produire l’hydrogène

Plusieurs pistes sont à l’étude pour le produire de façon simple et économique. Une fois produit (ce qui est loin d’être trivial), il faut le stocker à bord. L’hydrogène étant l’élément chimique le plus léger, il occupe, à poids égal, beaucoup plus de volume qu’un autre gaz. Sera-t-il stocké sous forme liquide ou plutôt sous forme gazeuse à haute pression ? Quel sera alors le mode de remplissage d’un réservoir ? «Il est nécessaire de trouver des solutions innovantes au niveau des matériaux pouvant servir de réservoirs. Ils devront être compacts, légers, totalement hermétiques, résistants aux hautes pressions et aux crash tests et c’est ce que nous cherchons à obtenir avec nos réservoirs polymères», explique Nicolas Bardi, chef de projet au Liten.

Développer un réseau de distribution

Autre difficulté : le ravitaillement. Là, c’est l’histoire d’un œuf et d’une poule… Les consommateurs n’achèteront des voitures à hydrogène que s’ils peuvent les alimenter grâce à un réseau de ravitaillement en hydrogène déployé sur tout le territoire. Or, les infrastructures ne se développeront que si les véhicules en circulation sont suffisamment nombreux. Afin de rompre ce cercle vicieux, des flottes captives (taxis, véhicules de sociétés…), dont l’alimentation est plus simple à gérer, pourraient être les premières équipées de la PAC, avant 2020.
Pour l’heure, le coût de la technologie reste prohibitif. En l’absence de toute production industrielle, il est impossible de donner un ordre de grandeur du coût d’une voiture à hydrogène. Mais certains composants des PAC, à l’image des catalyseurs en platine ou des membranes en Nafion ® sont très chers. Il faut donc développer des constituants moins coûteux, facilement industrialisables et offrant un meilleur rendement.

Améliorer le système

Enfin, la fiabilité du système reste à optimiser. «Nous rencontrons des problèmes au niveau de la membrane de la PAC lors des cycles démarrages/arrêts. Elle est trop rapidement fragilisée dans les conditions actuelles de fonctionnement», souligne Nicolas Bardi. Sans compter que les piles actuelles fonctionnent mieux avec de l’oxygène pur. Seront-elles aussi efficaces lorsqu’elles le puiseront dans l’air pollué de nos villes et de nos campagnes ?
Ce tableau peut paraître décourageant. Mais la résolution de ces divers problèmes n’est qu’une question de temps. «La technologie actuelle est insuffisante pour élaborer la PAC pour la voiture. Il faut dire que l’automobile est le domaine le plus contraignant techniquement, entre autres au niveau de la compacité et de la densité de puissance, poursuit Nicolas Bardi. Néanmoins, il ne faut pas être défaitiste face aux difficultés rencontrées. Les recherches à venir nous permettront d’avancer, étape par étape.»

C’est pourquoi le CEA, conscient des enjeux, implique tous ses pôles de recherche dans des travaux en rapport avec la PAC. Et si le tout électrique s’avère LA solution de demain, nos futurs véhicules connaîtront de profondes transformations, tant au niveau technique qu’esthétique… sans oublier les garagistes, qui n’auront alors plus qu’à se recycler en électriciens hors pair !

Faire le plein d’hydrogène

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