Un véhicule électrique à batterie stocke toute l’énergie dont il a besoin pour se déplacer dans une batterie, généralement au lithium-ion. La recharge s’effectue par l’intermédiaire du réseau électrique. Dans les véhicules à pile à hydrogène, l’électricité est générée par la réaction, à l’intérieur d’une cellule électrochimique, entre l’hydrogène contenu dans des réservoirs pressurisés et l’oxygène de l’air.
L’hydrogène peut sembler être une technologie supérieure aux batteries. Le ravitaillement est aussi rapide que celui d’un véhicule à essence ou diesel – environ cinq minutes – et offre une grande autonomie de plus de 600 kilomètres. En outre, les batteries intermédiaires qui servent de tampon énergétique entre la pile à combustible et le moteur électrique sont de petite taille. Elles ne servent que d’intermédiaire et nécessitent donc moins de matières premières non durables, telles que le lithium et le cobalt, pour leur fabrication.
Hyundai Nexo et Toyota Mirai, les deux seules options de piles à combustible à hydrogène sur le marché aujourd’hui.
L’inconvénient économique de l’hydrogène
Si l’expérience de l’utilisateur d’un véhicule à hydrogène peut être séduisante, il y a quelques inconvénients à prendre en compte. Le premier est la création, le transport et le stockage de l’hydrogène. Les pertes d’énergie s’élèvent à 45 % lors de la production par électrolyse, liquéfaction et transport. Des 55 % restants, il faut soustraire la perte liée à la conversion de l’hydrogène en électricité dans le véhicule.
En outre, tous ces processus, du puits à la roue, ont un impact environnemental en termes d’émissions de CO2. Enfin, au coût économique de la mise en place d’un réseau de ravitaillement en hydrogène offrant un service fiable et garanti, s’ajoute le prix d’une nouvelle technologie pour l’acheteur final. Actuellement, le prix minimum à payer pour une Hyundai Nexo est de 73 450 euros et pour une Toyota Mirai de 74 200 euros.
L’ingrédient manquant pour réduire les coûts
Un groupe de chercheurs japonais de l’école d’ingénieurs de Chiba a récemment publié une étude dans laquelle ils affirment avoir découvert le secret de la création de piles à combustible beaucoup plus efficaces et économiques. La clé réside dans l’ajout d’un ingrédient que nous, les humains, utilisons également pour être plus “efficaces” : la caféine.
En règle générale, une pile à combustible, dans ce cas l’hydrogène, convertit son énergie chimique et celle d’un oxydant en électricité. En appliquant de l’oxygène à l’hydrogène et grâce au platine qui décompose les molécules, on obtient de l’énergie. Cependant, le coût du platine est très élevé, environ 30 000 euros par kilogramme. La caféine pourrait résoudre ce problème.
Dans l’étude publiée dans la revue Communications Chemistry, l’utilisation d’une solution électrolytique liquide contenant de la caféine permet d’augmenter l’activité de la réaction de réduction de l’oxygène. Cela permet de réduire la quantité de platine nécessaire au fonctionnement de la batterie, ce qui la rend moins chère et améliore considérablement son efficacité.
S’il semble peu probable que cette technologie soit appliquée immédiatement aux véhicules à pile à hydrogène, certains secteurs pourraient en bénéficier grandement, tout en contribuant à préserver l’environnement et à réduire l’exploitation des ressources naturelles.
Des voitures électriques aux gros camions de marchandises, en passant par les trains, les navires et même les avions, tous ces secteurs ont besoin de s’électrifier et cherchent des occasions de tirer parti de cette technologie et d’autres avancées
