I.2- Pourquoi avoir choisi l'hydrogène?
L'intérêt pour la pile à combustible s'est réveillé pendant les années 1980. Les développements ont alors porté bien davantage sur la pile que sur le combustible, sur la base de l'état des connaissances respectives de l'époque. Aujourd'hui, suite aux progrès technologiques obtenus sur la pile, on constate qu'un déséquilibre inverse est apparu et qu'on en sait beaucoup plus sur la pile que sur le combustible. Et c'est pour cela que l'effort s'est réellement accru dans ce domaine.
C'est l'hydrogène qui constitue le combustible le plus adapté pour tous les types de pile...
L'hydrogène est un atome très abondant sur Terre. Sa molécule est la plus énergétique: elle est de 120 MJ/kg, soit 2,2 fois le gaz naturel.
Quelques caractéristiques chimiques et physico-chimiques de l'hydrogène moléculaire
Il n'est ni polluant ni toxique et sa combustion dans l'air ne génère que de l'eau. C'est le plus léger des éléments (car constitué d'un seul proton et d'un seul électron), ce qui est un facteur positif vis-à-vis de la sécurité (grande vitesse de diffusion dans l'air).
Et, lorsqu'il n'est pas emprisonné avec de l'air dans un volume fermé, l'hydrogène est moins dangereux que le gaz naturel. Son stockage est aisé. Ses modes de production sont variés.
La faible densité énergétique volumique de l'hydrogène le rend moins favorable au transport et au stockage sous forme gazeuse, que le gaz naturel. Ses limites d'inflammabilité et de détonation avec de l'air sont également
fois plus larges que celles de l'autre gaz. De plus, sa combustion thermique à haute température, en présence d'air, génère des oxydes d'azote.
Considéré comme un gaz dangereux, son image dans le public n'est pas bonne et son acceptabilité n'est donc pas encore acquise. On peut, dans ce cadre, citer l'exemple de l’explosion du ballon dirigeable de Hindenburg en 1937.
Prototype HydroGen sur la base d'un Peugeot Partner (2000): véhicule équipé d'une pile à combustible, alimentée en hydrogène comprimé.
De grands programmes de R&D en cours
Cependant, le choix de l'hydrogène comme vecteur d'énergie du futur fait presque l'unanimité des scientifiques, des industriels et des politiques, tant français (programme PAco, CNRT Pile à combustible), qu'européens (Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform) et internationaux (Etas-Unis, Japon, Canada..).
Ils reconnaissent tous que des verrous subsistent mais ils sont très confiants: les chercheurs pourront certainement trouver des moyens efficaces pour lever ces verrous... Ainsi, tous les pays industrialisés ont aujourd'hui lancé des grands programmes de recherche, de développement et de démonstration qui mènent de la production à l'utilisation de l'hydrogène ainsi que dans les voies de la sûreté, de la sécurité, des normes et réglementations, de la formation et des impacts socioculturels.
Le plus séduisant des candidats
Dans les prochaines années, une phase plus industrielle apparaîtra. Et son lancement sera autant une affaire de volonté politique que de maturité technologique.
On admettra que l'hydrogène n'a jamais eu la prétention d'être la réponse universelle à toutes les situations énergétiques: certains vecteurs subsisteront, comme l'électricité, et d'autres se développeront. On constatera aussi que la nécessaire séquestration du CO2 issu des énergies alternatives, imposeront un nouveau vecteur d'énergie:
L'hydrogène est assurément le plus séduisant des candidats.
L’hydrogène, en association ou non avec une pile à combustible, est donc l’une des alternatives envisagées aux énergies fossiles.
L'hydrogène dans le tableau périodique de Mendeliev
MJ: Millions de joules. Le joule est l’unité utilisée pour mesurer l’énergie.
L’explosion du ballon dirigeable de Hindenburg en 1937.