Publié le 6 juillet 2022 à 23h00

Du mardi 5 au jeudi 7 juillet se tiendra à Rouen la 9e édition des Journées Hydrogène dans les Territoires L’hydrogène se dit être le carburant du futur. Mais pourquoi n’est-il pas plus rapide alors que la géopolitique bouscule les marchés de l’énergie et que la ressource en hydrocarbures est condamnée ?

Explications en 4 questions, à l’occasion de la 9ème édition des Journées Hydrogène dans les territoires, qui se tiendra à Rouen du 5 au 7 juillet 2022.

1. Comment fonctionne une pile à combustible à hydrogène ?

1. Comment fonctionne une pile à combustible à hydrogène ?

Une pile à combustible est avant tout un convertisseur d’énergie. Le principe consiste à injecter de l’hydrogène et de l’air pour produire de l’électricité, de la chaleur et de l’eau. Voir l’article : 291 km/h pour une voiture à hydrogène !. « Les piles à combustible sont composées de membranes placées entre des plaques bipolaires. Ces cellules sont empilées pour réaliser un système qui produit en continu de l’électricité par voie électrochimique au fur et à mesure de l’apport d’hydrogène », explique Didier Bouix, chercheur au CEA-Liten.

Petit inconvénient du miracle technologique de l’hydrogène : Pour que les piles à combustible participent réellement à la décarbonation des transports, « il faut avoir accès à une électricité la plus propre possible, dont la production est la plus faible en termes de CO2 », précise Didier Bouix. Les batteries, quant à elles, ne produisent aucun résidu autre que de l’eau, le démontage est facile et les matériaux sont recyclables.

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2. Pourquoi le secteur de la mobilité mise-t-il déjà sur l’hydrogène ? 

Aujourd’hui, l’écart de charge entre les véhicules à moteur à combustion interne et les voitures électriques est énorme. La recharge d’une voiture électrique peut prendre plusieurs heures alors que le ravitaillement en carburant ne prend que quelques minutes. Mais avec l’hydrogène, le tableau est inversé : à peine 10 minutes pour recharger une voiture. Sans oublier les poids lourds. « Pour les camions, l’hydrogène liquide sera sans doute la solution d’avenir, car la technologie du réservoir est encore plus compacte », précise Hubert Girault, professeur à l’ISIC à Lausanne.

Et la révolution est en marche. Dans le secteur automobile, Toyota ouvre déjà sa gamme de véhicules électriques à pile à combustible. Lire aussi : A Douai, Renault protège la voiture électrique de fabrication française. En France, Michelin et Forvia ont annoncé une alliance avec Schaeffler pour produire des plaques bipolaires. L’entreprise ouvrira sa première unité de production dans le Bas-Rhin et sera opérationnelle fin 2022.

Dans l’aéronautique, un campus de recherche technologique sur l’hydrogène verra bientôt le jour dans les installations de l’ancien aéroport militaire de Toulouse et Nantes. Dernier exemple en date, le transport maritime : la plateforme CEA Sea’Nergy travaille à l’adaptation des piles à combustible pour les navires.

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L’hydrogène va-t-il révolutionner l’énergie ?

3. Pourquoi la pile à combustible n’est pas encore généralisée alors qu’elle existe depuis longtemps ?

En fin d’année dernière, Emmanuel Macron avait annoncé un plan d’investissement colossal dans la filière hydrogène, précisément pour doter la France de tous les moyens de produire des piles à combustible. Pour Hubert Girault, la réussite de ce projet viendra « de la synchronisation entre fabricants, distributeurs et utilisateurs ».

Le long temps d’attente s’explique par le fait que les constructeurs attendent une demande plus forte pour réduire les coûts et les constructeurs de mobilité attendent une offre plus large et à des prix compétitifs c’est le serpent qui se mord la queue. Hubert Girault prévient que les prix ne baisseront pas si cette synchronisation n’a pas lieu.

Didier Bouix, pour sa part, est optimiste et estime que pour « tenir les engagements et réussir la transition énergétique, l’hydrogène a toute sa place ». Pour lui, il y a trois objectifs principaux à généraliser la pile à combustible : améliorer les performances, augmenter la durabilité. et réduire les coûts en réduisant la quantité.Aujourd’hui, chacun de ces objectifs fait l’objet de recherches spécifiques et « nous sommes sur la bonne voie ».

4. Quels sont les freins qui subsistent dans l’avancée de cette technologie ?

Le coût est le premier obstacle. Nous savons que l’utilisation de technologies de pointe doit toujours surmonter l’obstacle du coût pour le producteur et du prix pour le consommateur. Des solutions émergent encore. « L’électrolyse à haute température est une solution promue par le CEA pour disposer à grande échelle d’hydrocarbures bas carbone, explique Didier Bouix. L’électrolyse à haute température permet d’avancer sur la voie de la production à bas coût d’hydrogène vert pour tous les usages.

Il est encore trop tôt pour donner des estimations de prix car à ce stade nous raisonnons sur de petites échelles de démonstration. Mais le CEA explique aux Echos que la société commune Genvia, avec Schlumberger notamment, vise les 2 €/kg d’hydrogène avec ses électrolyseurs à haute température.

Deuxième enjeu, la sécurité, car bientôt « on passera d’un usage industriel et donc centralisé, à un usage grand public très diffus », et pour cela tous les acteurs auront besoin de réponses technologiques et scientifiques. Ainsi, une équipe interdisciplinaire coordonnée par Didier Bouix vient d’achever le projet européen HYTUNNEL-CS, qui combine simulations et expérimentations en conditions réelles. Les recommandations seront présentées à Bruxelles les 13 et 14 juillet.

Enfin, un obstacle administratif subsiste. Encore faut-il adapter les textes actuels à ces nouveaux enjeux : « On rencontre parfois des textes d’exploitation de certains manifestants. Nous avons maintenant des retours d’expérience de projets comme Energy Observer ou GEN-Z. Les groupes de normalisation sont toujours actifs pour proposer des dépôts et des normes. Ces groupes peuvent s’appuyer sur des bases de données, comme HIAD 2, qui montrent les événements et les difficultés liés à l’hydrogène. »

Débat : l’hydrogène vert

Les inconvénients de l’hydrogène Le principal inconvénient de l’hydrogène est que l’utilisation de cette énergie est encore relativement coûteuse. Dans ce cas, le coût de production de l’hydrogène vert est compris entre 3 et 6 €/kg quand le coût de production de l’hydrogène gris est de 1,5 €/kg.

Quels sont les inconvénients d’une pile à combustible ?

Le coût est le principal inconvénient de la pile à combustible. Comme expliqué plus haut, l’utilisation de matériaux coûteux et des volumes de production encore limités ne permettent pas de réduire suffisamment les prix.

Quel est le principal inconvénient d’une pile à hydrogène ? Cependant, la pile à combustible présente également un inconvénient majeur. L’hydrogène ne se trouve pas naturellement sur notre planète. Cela signifie que, contrairement aux combustibles fossiles, l’hydrogène ne peut pas être extrait, mais doit être produit.

Quels sont les avantages d’une pile à combustible ?

Si les piles à combustible suscitent un tel engouement, c’est parce qu’elles présentent aujourd’hui de nombreux avantages non négligeables : – Elles offrent de très bons rendements énergétiques. – Ils sont très peu ou pas polluants (selon le combustible utilisé). – Ils sont silencieux.

Quelle est la durée de vie d’une pile à combustible ?

La durée de vie de la pile à combustible est estimée à plus de 20 ans.

Quelle est la différence principale entre une pile à combustible et une pile classique ?

Une pile à combustible convertit l’énergie : chimique → électrique + thermique. Comme une pile électrique ordinaire, elle produit du courant continu. Or, la pile à combustible n’utilise pas de couples redox métalliques, mais un combustible et un oxydant (dioxy oxygène).

Quel est le principe de la pile à combustible ? La pile à combustible agit sur le mécanisme redox. Il est constitué de deux électrodes : une anode oxydante et une cathode réductrice, séparées d’un électrolyte central par des catalyseurs. Liquide ou solide, le matériau conducteur de l’électrolyte contrôle le passage des électrons.

Pourquoi une pile à combustible est considéré comme une pile propre ?

Freins au développement des piles à combustible La pile à combustible n’est un système propre que si l’hydrogène utilisé est produit à partir d’énergie renouvelable. Le développement des piles à combustible est donc fortement lié au développement des énergies renouvelables.

Quels sont les différents types de piles à combustible ?

Les différents types de piles à combustible

  • Piles à combustible à électrolyte acide.
  • â € ¢ Piles à combustible à hydrogène « PEM » (Proton Exchange Membrane) …
  • â € ¢ Piles à combustible au méthanol « DMFC » (Direct Methanol Fuel Cell) …
  • •…
  • Piles à combustible à électrolyte basique. …
  • â € ¢ Pile à combustible à oxyde solide « SOFC » (Solid Oxide Fuel Cell) …
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Quels sont les avantages de la pile à combustible par rapport au combustion traditionnelle ?

Si les piles à combustible suscitent un tel engouement, c’est parce qu’elles présentent aujourd’hui de nombreux avantages non négligeables : – Elles offrent de très bons rendements énergétiques. – Ils sont très peu ou pas polluants (selon le combustible utilisé). – Ils sont silencieux.

Est-ce que l’hydrogène est écologique ?

Notons donc tout d’abord que l’utilisation de l’hydrogène pour la production d’électricité dans une pile à combustible ne génère que des eaux usées. Il n’y a pas d’émissions de toxines environnementales dans la zone concernée. L’utilisation peut donc être qualifiée de pure.

L’hydrogène est-il une énergie renouvelable ? Très polyvalent, l’hydrogène peut être transporté et stocké sous forme liquide ou gazeuse. Il peut être utilisé aussi bien dans les procédés industriels que dans la production, le stockage et le transport d’énergie d’origine renouvelable.

Pourquoi le dihydrogène n’est pas une source d’énergie ?

Comme l’électricité, le dihydrogène H2 (hydrogène) est principalement un vecteur énergétique et non une énergie en tant que telle, car il est produit par une réaction chimique à partir d’une ressource primaire.

Pourquoi l’hydrogène est polluant ?

Lorsque l’hydrogène est produit à partir d’hydrocarbures, cela pose plusieurs problèmes écologiques. Premièrement, ces hydrocarbures, ces énergies fossiles, doivent être extraites, ce qui génère une dégradation de l’environnement et des émissions de CO2.