Moteur à hydrogène
Le moteur à hydrogène est un moteur à combusion interne utilisant l'hydrogène comme carburant.
Souvent improprement nommé « moteur à eau », ce moteur a comme principal avantage de réduire les émissions polluantes par rapport aux autres moteurs à combustion interne (utilisant des hydrocarbures) : les produits de combustions sont seulement la vapeur d'eau et éventuellement des NOx.
L'hydrogène possède une énergie massique de combustion très importante, mais comme c'est également l'élément le plus léger, l'énergie volumique de combustion est faible. Dans le cas d'un véhicule, le problème du stockage de l'hydrogène ou de sa production à bord se pose.
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Combustion de l'hydrogène
Le classique moteur à piston est peu adapté à la combustion de l'hydrogène. La faible densité du gaz nécessite des conduits d'admission et des soupapes de grand diamètre, et la course sinusoïdale du piston crée un pic de pression trop long au point mort haut pour permettre un fonctionnement en détonation.
Il existe toutefois des alternatives comme la quasiturbine ou le moteur Wankel.
Stockage
La nature fortement inflammable de l'hydrogène en présence de l'oxygène de l'air fait souvent craindre les risques d'explosion quand il est stocké en quantité. Les catastrophes qui ont touché des dirigeables gonflés à l'hydrogène, comme l'Hindenburg[[1]], ont marqué les esprits. On notera toutefois que l'hydrogène est très volatil et se dissipe rapidement en cas de fuite, et que s’il entre facilement en combustion, les véritables explosions sont très rares.
stockage gazeux (pression faible)
C'est la méthode la plus simple, mais elle nécessite un volume très important.
stockage gazeux (pression élevée)
Volume de stockage plus faible, mais nécessite une dépense d'énergie pour effectuer la compression.
stockage liquide (cryogénique)
Volume de stockage encore plus faible, mais nécessite une dépense d'énergie très importante pour effectuer la compression avec changement d'état. Cette technique est notamment utilisée dans le domaine spatial.
stockage moléculaire ("éponges à hydrogène")
C'est un des axes de recherche prometteurs.
Production embarquée
Afin de contourner les problèmes de stockage de l'hydrogène, il est possible de le produire à la demande à partir d'un composé riche en hydrogène, mais dont le stockage est plus simple.
production par électrolyse de l'eau
Le rendement de cette opération n'est pas intéressant.
production par électrolyse pulsée
L'utilisation de courant alternatif à la fréquence de résonnance de la molécule d'eau pourrait améliorer le rendement de l'électrolyse, et produit directement un mélange oxygène + hydrogène.
production par reformage d'hydrocarbures
Ce procédé est utilisé dans l'industrie et dans certains projets de pile à combustible. Les résidus carbonés produits peuvent poser également des problèmes de pollution.
production par photosynthèse (cyanobactéries)
Certaines bactéries peuvent décomposer chimiquement l'eau en oxygène et hydrogène à l'aide de réactions photosynthétiques. Ceci permettrait de produire de l'hydrogène à l'aide d'énergie solaire. Des recherches sont en cours dans ce domaine, notamment en terme de génie génétique.