Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La mobilité est en évolution technologique et sociétale. Nous assistons à une mutation rapide vers la mobilité électrique principalement aujourd’hui à batterie. Un manque d’autonomie et une recharge trop longue sont souvent cités comme les principaux freins au développement des véhicules électriques. Les véhicules à pile à combustible avec un stockage d’hydrogène sous forme comprimée à 350 ou 700 bar peuvent parcourir plus de 500 km, en une seule recharge d’une durée de 3 à 5 minutes ; ils apparaissent plus que jamais comme une alternative crédible aux véhicules actuels. Cet article traite de la technologie des piles à combustible appliquée aux transports terrestres en analysant les aspects technologiques, environnementaux, économiques et politiques.
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Joseph BERETTA : Président d’honneur Avere-France - Président Automobile Technology & Mobility Expertise (AT&ME)
INTRODUCTION
Le véhicule électrique à hydrogène est avant tout un véhicule électrique, fonctionnant avec une chaîne de traction électrique identique à celle utilisée dans les véhicules électriques à batteries déjà largement répandus. Il n’y a pas lieu d’opposer le véhicule électrique à batterie et le véhicule électrique à pile à combustible utilisant de l’hydrogène. La seule différence, c’est la façon dont l’énergie est stockée et délivrée au moteur électrique. Dans un véhicule à batterie, l’énergie et la puissance proviennent de la batterie. Pour le véhicule à pile à combustible (PAC), l’énergie est stockée sous forme d’hydrogène dans un réservoir, la puissance est définie par la taille de la pile à combustible qui génère l’énergie électrique pour le moteur.
Pour une étude générale sur les piles à combustible, le lecteur se reportera aux articles Combustible hydrogène – Production [BE 8 565], Combustible hydrogène – Utilisation [BE 8 566], Transport électrique routier – Véhicules à pile à combustible [D 5 570] et Hydrogène [J 6 368].
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- Version archivée 1 de juil. 2008 par Renaut MOSDALE
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Véhicules pile à hydrogène commercialisés
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3. Le vecteur hydrogène pour les transports
S’il est possible d’affirmer aujourd’hui que le comburant des piles à combustible embarquées dans des véhicules électriques sera de l’air (comprimé ou non), la nature du combustible qui était beaucoup moins certaine il y a 10 ans est aujourd’hui clairement identifié : c’est l’hydrogène et si possible vert. En effet, même si peu de doutes subsistent quant au gaz réagissant sur les catalyseurs anodiques (de l’hydrogène), la forme sous laquelle l’hydrogène sera embarqué et stocké à bord d’un véhicule va dépendre de son usage et du réseau de distribution de l’hydrogène. Plusieurs solutions coexistent à l’heure actuelle pour stocker l’hydrogène sous sa forme moléculaire, quel que soit son état physique. Par contre, le produire à la demande dans le véhicule à partir de la transformation chimique d’un alcool, d’un hydrocarbure ou d’un hydrure n’est plus possible au regard du durcissement des normes régulant les émissions polluantes et le CO2 des véhicules ainsi que la prise de conscience de l’impact du transport sur le réchauffement climatique.
Il faut aussi prendre en compte les différences de ce carburant par rapport à la sécurité comme on peut le voir dans le tableau 4, l’hydrogène présente un risque d’explosion bien plus important que les hydrocarbures. La plage d’explosivité est 5 fois plus importante et l’énergie minimale pour l’enflammer est 10 fois plus faible. Ces points peuvent posés un problème dans des lieux confinés et non à l’extérieur car à l’air libre l’hydrogène étant plus légers que l’air se disperse rapidement. Le stationnement de ces véhicules en ouvrage doit être traité de façon sécuritaire.
3.1 Stockage d’hydrogène
Le dihydrogène, composé de deux atomes d’hydrogène, constitue la forme gazeuse de l’hydrogène. Particulièrement léger, il se dissipe rapidement dans l’atmosphère.
Si l’hydrogène possède la densité d’énergie massique la plus élevée parmi les combustibles courants (120 MJ/kg pour l’hydrogène contre 50 MJ/kg pour le gaz naturel et 45 MJ/kg pour l’essence), il est, en volume, le combustible le plus pénalisant du fait de sa faible masse atomique...
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Le vecteur hydrogène pour les transports
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GRIMES (P.G.) - Historic pathways for fuel cells – The new electric century. - IEEE AES Systems Magazine, p. 7-10 (2000).
-
(2) - MOND (L.), LANGER (C.) - A new form of gas battery. - Phil. Mag., vol. 46, p. 296-304 (1889).
-
(3) - BACON (F.T.) - Fuel cells, past, present and future. - Electrochimica Acta, vol. 14, p. 569-585 (1969).
-
(4) - MOSDALE (R.), ESCRIBANO (S.) - * - . – Clefs CEA n° 44, p. 51 (hiver 2000-2001).
-
(5) - MOSDALE (R.), SRINIVASAN (S.) - Analysis of performance and of water and thermal management in proton exchange membrane fuel cells. - Electrochimica Acta, vol. 40, n° 4, p. 413-421 (1995).
-
(6) - MOSDALE (R.), SRINIVASAN (S.) - Modeling analysis of mass transport...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Carburant hydrogène – Spécification de produit – Partie 2 : Applications des piles à combustible à membrane d’échange de protons (MEP) pour les véhicules routiers. - ISO/TS 14687-2 - 2012
-
Hydrogène gazeux et mélanges d’hydrogène gazeux – Réservoirs de carburant pour véhicules terrestres. - ISO/TS 15869 - 2009
-
Considérations fondamentales pour la sécurité des systèmes à l’hydrogène. - ISO/TR 15916 - 2004
-
Appareils de stockage de gaz transportables – Hydrogène absorbé dans un hydrure métallique réversible. - ISO 16111 - 2008
-
Dispositifs de raccordement pour le ravitaillement des véhicules terrestres en hydrogène comprimé. - ISO 17268 - 2012
-
Carburant d’hydrogène gazeux – Stations-services. - ISO/TS 20100 - 2008
-
ed 3.011-13 Fuel cell technologies – Part 1 : Terminology. - ...
ANNEXES
En sus des règles d’homologation classique pour les véhicules thermiques et des règles liées à l’électrification du système de propulsion, les véhicules à pile à combustible sont soumis à des règlements européens spécifiques, comme le CE 79/2009 et sa directive d’application 406/2010. Ces deux règlements imposent notamment d’apporter la preuve de la sûreté de fonctionnement du système hydrogène. Ils imposent également une « réception par type » pour les composants les plus sensibles (ceux à l’intérieur desquels la pression de l’hydrogène gazeux est supérieure à 3 MPa), garantissant leur sécurité par des cycles de tests.
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Ballard (Canada)
Fuel Cells 2000
Société Plug Power
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