Les batteries électriques sont un composant essentiel de la technologie moderne qui stocke et libère de l'énergie, ce qui les rend cruciales pour les smartphones, les ordinateurs portables et même les véhicules électriques.
Les batteries de puissance ont connu un développement récent en termes de performances et d'efficacité. L'une de ces avancées est le lancement de Pile à combustible à hydrogène technologie, qui gagne en popularité en raison de son potentiel à fournir une énergie durable. Contrairement aux combustibles fossiles conventionnels, l'hydrogène est un carburant de transport alternatif qui ne produit aucune émission et qui est renouvelable.
Cette technologie est relativement plus récente que les véhicules électriques standard, qui ont récemment gagné en popularité. Depuis 2015, seuls trois constructeurs automobiles ont vendu des voitures à hydrogène, avec les ventes les plus élevées d'un peu plus de 10,700 XNUMX sur deux générations. Ces trois constructeurs automobiles sont Hyundai, Honda et Toyota.
Notamment, des sociétés de médias populaires comme CNN ont fait des reportages sur l'hydrogène. Par exemple, l'un de leurs Articles récents a révélé les plans entre RWE, l'un des producteurs d'électricité allemands, et la société énergétique nationale norvégienne Equinox pour construire des centrales électriques à hydrogène en Allemagne au cours des prochaines années, y compris un pipeline pour leur transport.
Encore une fois, un autre rapport couvre une déclaration d'une compagnie aérienne, Airbus, qui a annoncé publiquement le développement d'un moteur à pile à combustible à hydrogène dans le cadre de son initiative visant à lancer un avion à zéro émission d'ici 2035. Tous ces efforts visent à propulser la croissance technologique.
Table des matières
Qu'est-ce que la technologie des piles à combustible à hydrogène ?
Quels véhicules peuvent utiliser la technologie de l'hydrogène ?
Quel est l'avenir de la technologie des piles à combustible à hydrogène ?
Réflexions finales
Qu'est-ce que la technologie des piles à combustible à hydrogène ?
La technologie des piles à combustible à hydrogène utilise un processus électrochimique qui convertit l'énergie chimique de l'hydrogène et de l'oxygène en énergie électrique.
Il est accompli en utilisant une pile à combustible, une série de piles à combustible individuelles produisant de petites quantités d'électricité qui sont additionnées pour augmenter l'énergie électrique.
Le principe de production d'énergie est basé sur la réaction redox de l'hydrogène et de l'oxygène. L'hydrogène gazeux est introduit à l'anode tandis que l'oxygène pénètre par le côté cathode de la pile à combustible. Les deux gaz sont séparés par un électrolyte, qui laisse passer les ions chargés positivement sans que les gaz ne se mélangent.
Ensuite, l'hydrogène entre en contact avec un catalyseur placé à l'anode et est oxydé pour produire des protons (ions hydrogène chargés positivement) et des électrons (ions hydrogène chargés négativement). Les protons traversent l'électrolyte jusqu'à la cathode, tandis que les électrons qui ne peuvent pas traverser l'électrolyte sont obligés de se déplacer dans le circuit jusqu'à la cathode. Ce flux d'ions est ce qui crée un courant électrique.
À la cathode, la réduction se produit avec l'oxygène, réagissant avec les protons et les électrons reçus pour produire de l'eau. La réaction totale dégage de l'énergie électrique à travers le flux de ces ions, soit pour alimenter le moteur électrique qui entraîne la voiture, soit pour charger un petit Batterie aux ions lithium qui économise de l'énergie pour une utilisation ultérieure.
Cette batterie capte également l'énergie du système de freinage reformatif du véhicule et stocke l'énergie excédentaire libérée par la pile de carburant lors d'une conduite à faible consommation d'énergie.
Quels véhicules peuvent utiliser la technologie de l'hydrogène ?
La technologie de l'énergie hydrogène est principalement utilisée dans les bus et les camions au niveau d'application actuel. Cependant, le déploiement est très faible car plusieurs facteurs, tels que le coût élevé et l'infrastructure limitée, entravent l'expansion de cette technologie.
Néanmoins, les véhicules à hydrogène présentent certains avantages étrangers à leurs homologues à combustion. Premièrement, les bus fonctionnant à l'hydrogène n'émettent pas de polluants nocifs ni de gaz à effet de serre comme le font les véhicules conventionnels. C'est parce que le processus chimique des cellules ne libère que de la vapeur d'eau et de la chaleur en tant que sous-produits, ce qui en fait une alternative propre aux combustibles fossiles.
De plus, les bus à hydrogène fonctionnent de manière fluide et silencieuse, sans vibration ni bruit, ce qui est courant avec les véhicules traditionnels. Ces batteries HFC ont également une densité plus élevée, ce qui leur permet de durer plus longtemps et d'améliorer les performances du véhicule.
Au moment de cette publication, les véhicules à hydrogène typiques peuvent durer 300 à 400 milles avant de faire le plein, alors que les véhicules électriques moyens ne durent que 250 milles. De plus, leur temps de ravitaillement ne prend que quelques minutes et est significativement faible par rapport à la moyenne des véhicules électriques, qui peuvent mettre plusieurs heures à se recharger.
Malheureusement, la technologie de l'énergie hydrogène connaît quelques revers. Aussi durable que le carburant hydrogène semble, la production et le stockage de l'hydrogène lui-même sont plus chers que le diesel et l'essence traditionnels. Bien qu'il soit l'élément le plus abondant de l'univers, l'hydrogène n'est jamais pur.
En raison de sa nature atomique, il est toujours combiné avec d'autres éléments, qui peuvent être difficiles à séparer. Par exemple, l'obtention d'énergie hydrogène à partir de gaz naturel (CH4) nécessite une grande puissance pour « craquer » et libère du CO2 comme sous-produit.
Par conséquent, l'efficacité du processus de fabrication industrielle est relativement faible, ce qui signifie qu'il faut plus d'énergie pour produire et expédier le carburant que l'énergie qu'il fournira. Cela conduit à la question de savoir s'il est effectivement durable.
De plus, il existe très peu de stations de ravitaillement en hydrogène, ce qui décourage les automobilistes d'entreprendre de longs trajets. Par exemple, les statistiques montrent que le nombre de stations de ravitaillement en hydrogène en Californie n'est que de 60. Pendant ce temps, le gaz traditionnel compte plus de 100,000 XNUMX stations de ravitaillement bien développées dans tout le pays.
Le coût du carburant hydrogène est également élevé de 10 à 17 dollars américains par rapport aux stations-service qui varient de 5 dollars américains à 8.50 dollars américains le gallon. De plus, il existe des problèmes de sécurité quant à savoir si les stations de ravitaillement en hydrogène sont raisonnables, car l'hydrogène peut être hautement inflammable s'il n'est pas manipulé de manière appropriée.
Quel est l'avenir de la technologie des piles à combustible à hydrogène ?
Malgré ses défauts, la demande de véhicules à hydrogène pourrait augmenter au cours des prochaines années à mesure que les préoccupations en matière de pollution de l'air et de changement climatique continueront de croître. Cette augmentation est due à son statut zéro émission qui permet la transition vers des options de transport plus propres.
De même, les progrès technologiques devraient améliorer l'efficacité, la rentabilité et la fiabilité des piles à hydrogène, rendant les véhicules à hydrogène plus attrayants et plus abordables pour les consommateurs.
Le gouvernement et les entreprises privées investissent également dans la construction de plus d'infrastructures, telles que des stations de ravitaillement. Par conséquent, les gens sont plus susceptibles d'adopter des véhicules à hydrogène au cours des années suivantes.
Mais ce n'est pas tout. Avec la crise énergétique actuelle qui se profile dans le monde entier, les gouvernements poursuivent rapidement des stratégies d'avenir. En conséquence, ils investissent dans le GNL et de nouvelles infrastructures de gaz naturel, ouvrant la voie à la mise en œuvre future de l'énergie hydrogène propre.
Si tous les projets en cours démarrent avec succès d'ici 2030, l'hydrogène à faible émission de carbone peut augmenter jusqu'à 16 à 24 Mt par an. Sur la base de ces prévisions, l'hydrogène vert des électrolyseurs représentera 9 à 14 Mt, tandis que l'hydrogène bleu représentera 7 à 10 Mt.
Cependant, le secteur de l'énergie hydrogène souffre en permanence de cadres réglementaires incohérents, d'incertitudes quant aux demandes futures et d'un manque d'équipements pour transporter les piles à hydrogène. Malheureusement, seuls 4% des nouveaux projets ont atteint la décision finale d'investissement ou sont en cours.
Bien que la capacité annuelle de l'électrolyseur en 2022 passe à 8 gigawatts, elle pourrait atteindre 60 gigawatts par an d'ici 2030 si tous les nouveaux projets progressent. Plus important encore, il pourrait y avoir une baisse potentielle des prix de 70 % d'ici 2030 si les capacités de fabrication augmentaient, dont les effets seraient similaires aux chutes de prix inattendues qui ont contribué à stimuler la croissance de l'énergie solaire et éolienne.
Bien que l'avenir semble prometteur, il est nécessaire de noter que la production d'hydrogène propre n'évolue pas assez rapidement pour atteindre les émissions nettes nulles de l'AIE d'ici 2050. Pour cette raison, le secteur a besoin d'une action urgente pour encourager de plus grandes incitations et des investissements pour augmenter l'offre et la demande de produits premium. -prix, énergie hydrogène bas carbone.
Réflexions finales
Les véhicules à hydrogène sont certainement des inventions prometteuses. Bien que cette technologie en soit encore à ses balbutiements, elle a sans aucun doute le potentiel de créer une solution viable et durable à la crise du changement climatique.
Cet article a donné un aperçu de ce nouveau domaine inspirant, et même avec les nombreux obstacles, l'industrie du transport peut être optimiste quant à l'impact de cette technologie dans un avenir proche.
