Pile à combustible

Modèle:Voir homonymes Une pile à combustible est un générateur électrochimique produisant une tension électrique grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple le dihydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air. Elle est distincte de la pile électrique, qui fonctionne également par réaction d'oxydoréduction, mais qui est constituée d'empilements de métaux<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.

Fichier:Fuel cell NASA p48600ac.jpg

Pile à combustible de la NASA au méthanol.

Historique

L'effet pile à combustible est découvert par l'Allemand Christian Schönbein en 1839. Le premier modèle de laboratoire de pile à combustible est réalisé par William R. Grove sur les trois années suivantes. En 1889, Ludwig Mond et Carl Langer donnent à la pile à combustible son nom et sa forme actuelle<ref name=":0">Modèle:Article</ref>. Francis T. Bacon reprend les études de la pile à combustible en 1932 et réalise un premier prototype de Modèle:Unité en 1953, puis de Modèle:Unité en 1959. Ce prototype servira de modèle pour les futures piles à combustible utilisées lors des missions spatiales Apollo.

La longue période (plus d'un siècle) qui s'est écoulée entre la réalisation du premier modèle de pile à combustible et les premières utilisations s'explique par le très fort développement qu'ont connu les autres types de générateurs d'énergie électrique et par le fait que le coût des matériaux utilisés dans la pile à combustible reste encore actuellement élevé<ref>Modèle:Article.</ref>.

Généralités

Fichier:Woking Park Fuel Cell - geograph.org.uk - 22955.jpg

Piscine municipale de Woking. Première expérience anglaise de pile à combustible fonctionnant en cogénération (chaleur plus électricité pour l'éclairage).

Une pile à combustible est un générateur électrique dans lequel la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation, sur une électrode, d'un combustible réducteur (par exemple le dihydrogène), couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que le dioxygène de l'air. La réaction d'oxydation de l'hydrogène est accélérée par un catalyseur qui est généralement du platine. Si d'autres combinaisons sont possibles, la pile la plus couramment étudiée et utilisée est la pile dihydrogène-dioxygène ou dihydrogène-air, car la production de dihydrogène est maîtrisée (très majoritairement à partir d'hydrocarbures, mais aussi par électrolyse de l'eau, le dihydrogène étant un vecteur énergétique), et des recherches sont à l'étude pour en trouver à l'état naturel<ref>Modèle:Lien brisé, sur education.fr (consulté le 25 octobre 2017).</ref>^,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Évolutions techniques

Depuis 1977, certaines piles à combustible (utilisées sur les satellites) contiennent des membranes en polymères (électrolyte solide acide ou alcalin) rendus conducteurs, prenant la forme d'une fine membrane séparant les deux électrodes<ref>Exemple : Nafion de Dupont de Nemours, pour la PEMFC (Modèle:Langue, « pile à combustible à membrane échangeuse de protons »), piles utilisées dans l'espace.</ref>. Ces électrodes contiennent du platine, qui agit comme catalyseur de la réaction. S'agissant d'un métal rare, polluant et coûteux, on lui cherche donc des alternatives ; on teste, par exemple en Chine, un polymère (polysulfone ou polysulfone à ammonium quaternaire)<ref group=alpha>Quaternary ammonium polysulphone ou QAPS.</ref> avec une cathode (côté oxygène) en argent et une anode (côté hydrogène) en nickel plaquée de chrome<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Shanfu Lu, Jing Pan, Aibin Huang, Lin Zhuang, et Juntao Lu, « Alkaline polymer electrolyte fuel cells completely free from noble metal catalysts », PNAS, 2008.</ref>.

En 2010, des chercheurs américains et des chercheurs allemands<ref group=alpha>Équipe dirigée par Peter Strasser, de l'université technique de Berlin et du pôle d'excellence UniCat (Modèle:Langue), cluster allemand visant à améliorer la catalyse, associant Modèle:Nombre, physiciens, biologistes de quatre universités et deux Instituts (l'Institut Max-Planck de Berlin et celui du Brandebourg), avec un budget de sept millions d'euros en 2010.</ref> ont proposé d'intégrer un catalyseur supplémentaire, moins coûteux et qui pourrait diviser par deux la quantité de platine des piles à combustible<ref>Lattice-strain control of the activity in dealloyed core-shell fuel cell catalysts, Nature.</ref> ; il s'agit de nanosphères construites avec des atomes de platine et de cuivre, dont les particules de cuivre sont par la suite en partie extraites, laissant une sorte de nanocoquille de platine de quelques atomes d'épaisseur. La méthode de production de ces nanosphères est telle qu'elle diminue leur capacité de fixation de l'oxygène, ce qui favorise la formation d'eau en rendant la pile plus productive. Selon cette équipe cela pourrait réduire de 80 % le prix des piles à combustible. Ce procédé pourrait être appliqué à d'autres métaux pour produire d'autres types de catalyseurs pouvant par exemple permettre une production d'hydrogène et d'oxygène à partir d'eau comme stockage chimique de l'énergie électrique produite par des éoliennes ou des panneaux solaires, avant de la restituer sous forme d'électricité.

Pile à combustible à hydrogène

Le fonctionnement d'une pile dihydrogène-dioxygène est particulièrement propre puisqu'il ne produit que de l'eau. Mais jusqu'en 2010, la fabrication de ces piles était très coûteuse, notamment à cause de la quantité non négligeable de platine nécessaire et au coût des membranes échangeuses d'ions<ref>Modèle:Article</ref>.

Principe de fonctionnement

Le principe de la pile à combustible est inverse de celui d'une électrolyse<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La réaction chimique produite par l'oxydation et la rencontre de gaz produit de l'électricité, de l'eau et de la chaleur. Le fonctionnement de la pile à combustible nécessite un approvisionnement en combustible, le plus utilisé étant l'hydrogène. Une cellule de pile à combustible produit une tension électrique d'environ Modèle:Unité<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Comment fonctionne une pile à combustible</ref>, selon la charge (densité de courant) et produit de la chaleur. Leur température de fonctionnement varie de Modèle:Tmp selon les modèles<ref name=":0" />. L'eau est généralement évacuée sous forme de vapeur avec l'excédent de dioxygène.

Les types de piles à combustible les plus connus sont la pile à membrane échangeuse de protons et la pile à oxyde solide.

Pile à membrane échangeuse de protons

Modèle:Article détaillé

Fichier:Fuel cell FR.svg

Pile à combustible.

Une pile à combustible à membrane échangeuse de protons comporte :

deux plaques bipolaires :
1. une pour distribuer l'hydrogène,
2. une autre pour distribuer l'oxygène et évacuer l'eau ;
deux électrodes : une anode et une cathode pour faire circuler le courant électrique (électrons) ;
une membrane échangeuse de protons faisant fonction d'électrolyte : elle est isolante, c'est-à-dire qu'elle bloque le passage des électrons tout en laissant laisse passer les ions H⁺ (protons) ;
des catalyseurs (platine) qui accélèrent les réactions entre les gaz.

L'hydrogène sous forme diatomique (dihydrogène Modèle:Fchim) entre par la plaque bipolaire à gauche sur la figure.

Arrivé à l'anode, il se dissocie en ions (H⁺) et en électrons (e⁻) selon l'équation 2 Modèle:Fchim = 4 H⁺ + 4 e⁻. Les ions traversent alors la membrane, mais les électrons, bloqués, sont contraints d'emprunter un circuit extérieur, ce qui va engendrer un courant électrique.

À la cathode, les ions hydrogène, les électrons et du dioxygène (pur ou provenant de l'air) se rencontrent pour former de l'eau selon la réaction : 4 H⁺ + 4 e⁻ + Modèle:Fchim = 2 Modèle:H2O. L'eau et le dioxygène passent par la plaque bipolaire droite. Cette réaction produit également de la chaleur pouvant être récupérée.

Pile à oxyde solide

Modèle:Article détaillé Le principe est similaire. La seule différence est que la membrane échangeuse de protons est remplacée par une autre membrane appelée « membrane à oxyde solide ». Les molécules dans la pile à combustible ne vont alors pas réagir de la même façon :

dans un premier temps, le dihydrogène entre par la plaque bipolaire à gauche sur la figure, et arrive sur l'anode ;
là, le dihydrogène se dissocie : 2 Modèle:Fchim = 4 H⁺ + 4 e⁻ (jusque-là, aucun changement) ;
les électrons (e⁻) empruntent un circuit extérieur, mais les ions H⁺ (protons), au lieu de traverser la membrane, restent sur l'électrode ;
après avoir traversé les dipôles, les électrons rejoignent la cathode chargée en dioxygène. Chaque molécule de dioxygène va fixer quatre électrons pour donner deux ions doublement négatifs d'oxygène selon : O₂ + 4e⁻ → 2 O²⁻ ;
les ions O²⁻ traversent l'électrolyte et se combinent avec les protons H⁺ pour former de l'eau : 4 H⁺ + 2 O²⁻ = 2 Modèle:Fchim + Modèle:Fchim = 2 Modèle:H2O.

Ce type de pile dispense d'utiliser des catalyseurs très onéreux et polluants (tel le platine) mais ne fonctionne qu'à très haute température (autour de Modèle:Tmp) et leur fabrication coûte plus cher pour des piles de faible puissance. Elles sont donc réservées à des applications spécifiques nécessitant une forte puissance<ref>Modèle:Lien web</ref>.

Pile à combustible au méthanol

Modèle:Article détaillé Il existe deux types de piles à combustible au méthanol :

les piles RMFC (Modèle:Langue) : dans ces piles, le méthanol est reformé pour produire l'hydrogène qui alimentera la pile ;
les piles DMFC (Modèle:Langue) : dans ces piles, le méthanol est directement oxydé dans le cœur de la pile et ne nécessite pas d'être reformé.

Ces piles ne peuvent être « propres » que si le méthanol est obtenu par méthanolisation, car elles rejettent du [[dioxyde de carbone|Modèle:CO2]] et même du CO qui peuvent toutefois être récupérés<ref>Modèle:Article.</ref>.

Différentes techniques de piles à combustible

Tableau récapitulatif des différentes techniques de piles à combustible
Type	Électrolyte	Ions mis en œuvre	Gaz/liquide à l'anode	Gaz à la cathode	Puissance	Température de fonctionnement	Rendement électrique	Maturité	Domaine
AFC - Alcaline	Hydroxyde de potassium	HO⁻	dihydrogène	dioxygène	Modèle:Unité/2	Modèle:Tmp	Pile seule : 60-70 % Système : 62 %	Commercialisé/ Développement	Portable, transport
DBFC - Hydrure de bore direct	Membrane protonique Membrane anionique	H⁺ HO⁻	NaBH₄ liquide	dioxygène	Modèle:Unité	Modèle:Tmp	50 % monocellule	Développement	portable <Modèle:Unité
PEMFC – à membrane d'échange de protons	Membranes polymère Nafion-PBI	H⁺	dihydrogène	dioxygène	Modèle:Unité/2	Modèle:Tmp	Pile : 50-70 % Système : 30–50 %	Commercialisé/ Développement	portable, transport, stationnaire
DMFC – à méthanol direct	Membrane polymère	H⁺	méthanol	dioxygène	Modèle:Unité à Modèle:Unité	Modèle:Tmp	Pile : 20–30 %	Commercialisé/ Développement	transport, stationnaire
DEFC – à éthanol direct						Modèle:Tmp		Développement
FAFC – à acide formique						Modèle:Tmp		Développement
PAFC – à acide phosphorique	Acide phosphorique	H⁺	dihydrogène	dioxygène	jusqu'à Modèle:Unité	environ Modèle:Tmp	Pile : 55 % Système : 40 %	Développement	transport, stationnaire
MCFC – à carbonate fondu	Carbonate de métaux alcalins	Modèle:Fchim²⁻	dihydrogène, Méthane, Gaz de synthèse	dioxygène	jusqu'à Modèle:Unité	environ Modèle:Tmp	Pile : 55 % Système : 47 %	Développement/ Mise sur le marché	stationnaire
PCFC – à céramique protonante						Modèle:Tmp		Développement
SOFC – à oxyde solide	Céramique	O²⁻	dihydrogène, Méthane, Gaz de synthèse	dioxygène	jusqu'à Modèle:Unité	Modèle:Tmp	Pile : 60–65 % Système : 55–60 %	Développement	stationnaire

Rendements globaux

Le rendement global, qui est le rapport entre la quantité d'électricité produite par la pile à hydrogène et la quantité d'électricité dépensée dans l' électrolyse pour synthétiser de l'hydrogène, est assez faible.

Un groupe électrogène permet un rendement de 25 % et une pile à hydrogène peut atteindre 50 à 60 % de rendement électrique, ou plus s'il existe un besoin pour la chaleur de récupération<ref>Modèle:Lien web.</ref> mais les rendements énergétiques cumulés de la synthèse du dihydrogène et de la compression ou liquéfaction sont encore assez faibles. Ici, le dihydrogène n'est pas une source d'énergie primaire ; c'est un vecteur d'énergie.

Le rendement sur une automobile serait de 35 %<ref>Modèle:Lien web.</ref>^,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Selon l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie, le rendement global de la chaîne électricité-hydrogène-électricité est de l'ordre de 25 %<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Applications

Les principaux champs d'application sont les suivants.

Transports

Les piles à combustible alimentées à l'hydrogène sont utilisées pour alimenter plusieurs prototypes de voitures électriques<ref>Transport and refuelling infrastructure, sur fch-ju.eu</ref>^,<ref>Fiche PAC dans le transport automobile, sur afh2.org</ref> et de bus électriques<ref>Fiche Daimler les bus PAC, sur afhypac.org</ref>. Des trains pour des lignes ferroviaires non-électrifiées entrent en service en 2020 en Allemagne et les premiers essais en France ont lieu en 2023<ref>Modèle:Lien web</ref>. La technologie est utilisée aussi depuis 2022 sur un navire de croisière pour produire de l'électricité à bord<ref>Modèle:Lien web</ref>.

Stationnaire

Les applications stationnaires se centrent principalement dans des système de cogénération de petite puissance, des applications de grande puissance et des systèmes d'alimentation sans interruptions (UPS en anglais)<ref>Modèle:Article.</ref>.

Cogénération

Les systèmes de cogénération domestique, ou micro-cogénération, sont des appareils de chauffage domestiques intégrant une pile à combustible. Ils permettent de produire de la chaleur et de l'électricité simultanément.

Au Japon, 310 000 systèmes de Modèle:Unité jusqu'à Modèle:Unité électrique ont été installés entre 2009 et 2019 dans le cadre du projet ENE-FARM<ref>Modèle:Lien archive.</ref>^,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Dans ces systèmes, l'hydrogène est obtenu par reformage du méthane.

En Europe, plusieurs fabricants de micro-cogénérations à pile à combustible testent sur le terrain des prototypes pré-commerciaux dans douze pays européens<ref>Modèle:Lien archive.</ref>^,<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} « European field trials for residential fuel cell micro-CHP kick off » Modèle:Pdf, sur cogeneurope.eu, 27 décembre 2012 (consulté le 20 octobre 2017).</ref>. En Modèle:Date-, le projet de la Commission européenne Modèle:Langue et Pace vise à développer des piles à combustible domestiques pour les particuliers, avec plusieurs marques associées à ce projet<ref name="Bechkri2017">Bechkri C.C., « Maison pionnière : chauffage, eau chaude et électricité avec un seul appareil », sur batiactu.com, 24 octobre 2017.</ref>. Pace projette en 2017 d'installer en cinq ans à Modèle:Nombre de micro-cogénérateurs en Europe, avec quatre industriels impliqués afin d'ouvrir un marché (objectif : Modèle:Nombre à combustible installées par an en 2050 en substitut aux chaudières à condensation<ref name="Bechkri2017" />).

Perspectives

Les piles à combustible sont envisagées pour alimenter divers appareils nomades, tels que des téléphones ou des ordinateurs portables. La viabilité industrielle se heurte encore à un rendement énergétique global assez faible compte tenu du fait que chaque étape (synthèse de l'hydrogène, séchage du gaz, stockage, vaporisation, rendement des réactions électrochimiques de la pile, circulation des fluides, régulation thermique, maintenance, récupération du platine Modèle:Etc.) contribue à un rendement global encore décevant.

En 2009, des chercheurs japonais ont atteint un rendement de 56 % pendant plusieurs centaines d'heures avec une pile de Modèle:Unité<ref>Brève de l'ambassade de France au Japon / ADIT intitulée « Rendement record pour une nouvelle pile à combustible », BE Japon 501, Modèle:Date, d'après une source japonaise.</ref>. En 2017, presque Modèle:Nombre étaient installées en maisons individuelles<ref name="Bechkri2017" />. Dans le cadre du projet HiPer-FC (Modèle:Langue) lancé par la NEDO en 2008, un « Centre de recherche sur les nanomatériaux pour les piles à combustible » y travaille depuis le Modèle:Date-<ref>Centre initié en 2008 par la NEDO, le METI et le département de Yamanashi. Il est situé sur le campus de Kofu de l'université de Yamanashi et piloté par le Modèle:Pr.</ref>.

Programmes de recherche ou de développement

En 2017, à l'occasion du Forum économique mondial de Davos, est créé le Conseil de l'hydrogène, une initiative mondiale de grandes entreprises du secteur de l’énergie, des transports et de l’industrie pour développer l’économie de l’hydrogène et des piles à combustible<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Par zones géographiques

États-Unis

Les États-Unis développent de nombreux projets soutenus par le gouvernement, parfois présentés comme une des solutions majeures contre le réchauffement climatique.

Canada

Au Canada, l'Institut d'innovation en piles à combustible du Conseil national de recherches du Canada (IIPC-CNRC) a été créé en Modèle:Date- sur Modèle:Unité, en Colombie-Britannique (UBC), dans la grappe technologique de la région de Vancouver, pilote dans ce domaine. Il vise à développer l'industrie de l'hydrogène et des piles à combustible au Canada. C’est une plate-forme de démonstration autant que de recherche, qui abrite aussi le programme de Vancouver sur les véhicules à piles à combustible, ainsi que le projet d’autoroute de l'hydrogène de la Colombie britannique, épaulés par des laboratoires consacrés à l'alimentation en hydrogène et aux techniques de piles à combustible intégrées. Le site dispose de pompes géothermiques et de moyens photovoltaïques de production d'hydrogène.

Europe

L'Europe s'est dotée en 2008 d'un cadre (règlement européen) pour le développement des véhicules à hydrogène (comme combustible), mais soutient aussi des projets de recherche sur les piles à hydrogène

France

En France, l’ADEME, EDF et le CEA ont installé un réseau « Pile à Combustible » (PACo) le Modèle:Date- piloté par Catherine Ronge, directrice R&D d’Air liquide et Roger Ballay, directeur adjoint de la recherche à EDF, co-animé par l’ADEME et le Commissariat à l’énergie atomique (CEA). Ce réseau avait pour missions d’accélérer les recherches sur la pile à combustible en identifiant les verrous technologiques, d’animer la communauté scientifique autour d’un pôle d’expertise susceptible de valoriser et diffuser les avancées de la recherche, de développer les partenariats public-privé et une réflexion prospective sur le développement de ces techniques.

En 2005, le réseau français PACo a été remplacé par le programme PAN-H (Plan d'action sur l'hydrogène et les piles à combustible, 2005-2008) de l’ANR (Agence nationale de la recherche), suivi du programme HPAC (Hydrogène et piles à combustible) entre 2009 et 2010. Les différents axes de recherches des programmes Pan-H et HPAC ont été positionnés Modèle:Incise en 2010 dans les programmes PROGELEC (Production renouvelable et gestion de l’électricité) et TTD (Transport terrestre durable) de l'ANR.

Dans le nord de la France, le laboratoire de nanotechnologies de l’Institut d'électronique de microélectronique et de nanotechnologie a réalisé en Modèle:Date- une pile à combustible de très petites dimensions (Modèle:Unité)<ref>Actualité du site Techno-Sciences.net</ref>.

En Martinique, un système de pile à hydrogène baptisé Cleargen est inauguré le Modèle:Date- par la Société anonyme de la raffinerie des Antilles (SARA). La pile, fournie par Hydrogène de France (HDF), utilise le procédé d‘électrolyse inverse de l’eau pour fabriquer de l’électricité à partir d’hydrogène et d’oxygène ; elle utilisera l’excédent d’hydrogène produit par la raffinerie pour alimenter le réseau électrique de l’île, à la demande, avec une puissance d'un mégawatt, ce qui permet d'alimenter environ Modèle:Nombre<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

En mai 2023, la jeune société grenobloise Inocel, créée en 2021, annonce le choix de Belfort pour construire une usine de fabrication de piles à combustibles à basse température d'une puissance unitaire de Modèle:Unité, fruit de deux ans de développement au sein du CEA-Liten et destinée aux marchés du stationnaire, de la marine et de la mobilité lourde terrestre. Inocel aurait déjà enregistré un milliard d'euros d'intentions d'achats. L'usine devrait démarrer en Modèle:Date- puis monter en cadence pour atteindre, à terme, une capacité de Modèle:Unité par an<ref>Inocel produira à Belfort ses piles à combustible de forte puissance, Les Échos, 10 mai 2023.</ref>.

Japon

En 2007, sous l'égide du Japon, est amorcée une réflexion sur des normes, règles et standards de fabrication et de sûreté, de manière à faciliter l'usage généralisé des piles à combustible ou à hydrogène.

Quelques années auparavant, sur l'initiative du Premier ministre Koizumi<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} « Ministerial presentation at IPHE meeting » Modèle:Pdf, sur iphe.net, 20 novembre 2003 (consulté le 20 octobre 2017).</ref>, il a été possible en un peu plus de Modèle:Nobr de :

revoir les 28 codes contenus dans les six lois qui régissaient l’utilisation de l’hydrogène et des piles à combustible dans le domaine grand public ;
définir un programme de lancement de chaudières électrogènes à pile a combustible par Tokyo Gas<ref>Présentation du projet ENE-Farm par GDF Suez et comparatif européen Modèle:Lien archive, sur cnrs.fr (consulté le 20 octobre 2017)</ref> (subventionné par l’État) ; ce programme se poursuit par l'introduction de la deuxième génération d’équipements Ene-Farm en 2011<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} « Tokyo Gas and Panasonic to Launch New Improved Ene-Farm Home Fuel Cell with World-Highest*1 Power Generation Efficiency at More Affordable Price », sur panasonic.com, 9 février 2011 (consulté le 20 octobre 2017).</ref> ;
garantir aux nouveaux utilisateurs dix ans de service après-vente en échange d’informations sur le comportement et les rendements de l’installation ;
équiper les services du Premier ministre, le Modèle:Date, de deux véhicules hydrogène (FCEV), l'un fourni par Toyota, l'autre par Honda ;
installer dans la résidence du Premier ministre, le Modèle:Date, une pile à combustible en cogénération<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Japan's PM Koizumi gets fuel-cell power generators at his new home, sur terradaily.com, 8 avril 2005 (consulté le 20 octobre 2017).</ref>.

Le Japon espère ainsi réduire de 50 % ses émissions de dioxyde de carbone liées à la petite électronique, en proposant par ailleurs des batteries dont l'autonomie serait multipliée par trois.

Automobile

Modèle:Section à délister

L’utilisation de piles à hydrogène dans l’automobile, qui est en concurrence avec d'autres types de voitures à pile à combustible, s’appuie sur plusieurs schémas :

tout hydrogène ou « Modèle:Langue » : c’est une pile à hydrogène dont on fait varier la puissance de sortie qui alimente directement le ou les moteurs électriques de propulsion (en anglais FCEV) ;
hybride ou « mid range » : la pile à hydrogène en fonctionnant dans une plage étroite fournit de l’électricité qui est utilisée par le ou les moteurs ou pour recharger une batterie de capacité limitée (en anglais FCHEV) ;
à prolongateur d’autonomie ou « Modèle:Langue » : une petite pile à hydrogène vient recharger la batterie d’un véhicule électrique en assurant éventuellement le chauffage de l’habitacle (en anglais EREV).

Concept-cars

General Motors

Le premier modèle est la Sequel. La pile à hydrogène de Modèle:Unité est alimentée par trois réservoirs de dihydrogène en composite bobiné, de Modèle:Unité (2005). Le second est la Chevy Volt : concept présenté en Modèle:Date au salon automobile de Détroit (États-Unis). Le Modèle:3e modèle est l'Hydrogen 4 présenté le Modèle:Date- au Modèle:78e international de l’automobile de Genève (Suisse). La pile à combustible du GM HydroGen4 se compose de Modèle:Nombre connectées en série. L’ensemble du système offre une puissance électrique atteignant Modèle:Unité alimentant un moteur électrique synchrone de Modèle:Unité soit Modèle:Unité. Il permet à l’HydroGen4 de franchir le zéro à Modèle:Unité en Modèle:Unité environ. Le HydroGen4 dispose d’un système de stockage comprenant trois réservoirs à haute pression de Modèle:Unité réalisés en fibre de carbone, pouvant contenir Modèle:Unité d'hydrogène. Ce qui permet une autonomie atteignant Modèle:Unité<ref>GM au Modèle:78e salon international de l’Automobile de Genève Modèle:Pdf, GM Europe, 12 février 2008.</ref>.

BMW

Exemples de modèles produits : prototype i8 de 2015 (pile de la Toyota Mirai), prototype i Hydrogen NEXT développé sur la base d’un X5 et présenté lors du salon de l'automobile de Francfort de 2019. Dans son communiqué de presse de présentation du prototype<ref>Modèle:Lien web</ref>, BMW annonce que ce prototype préfigure en fait une petite série qui serait présentée à l'horizon 2022, pour qu'ensuite, au plus tôt en 2025, d'autres véhicules soient proposés selon les exigences du marché et la situation générale.

Mercedes-Benz

Le concept car Ener-G-Force fonctionnant grâce à un pile à combustible alimentée avec des réservoirs d'eau montés sur le toit a été présenté au salon de Los Angeles en 2012. Il a été construit la NECAR et la F-Cell : toute une famille de véhicules avec différents types de combustible (hydrogène gazeux, méthanolModèle:Etc.)<ref>L'hydrogène veut convaincre l'Europe qu'il fera rouler la voiture de demain, Le Point, 12 octobre 2012</ref>. À ce jour (2010), Daimler a construit le plus grand nombre de véhicules utilisant une pile à combustible (plus de cent). Mercedes a annoncé la production en série pour le grand public de la Modèle:Nobr en 2017<ref>Essai de Mercedes-Benz Classe B F-Cell (2011), Challenges, 16 février 2011.</ref>.

Hummer

Le Hummer O2 est un Modèle:Anglais tout-terrain.

Prototypes

Cityjoule

Il s'agit d'une voiture expérimentale de l'université de Nantes dont le coefficient de traînée C_x est annoncé à 0,11 en 2013<ref>Modèle:Lien web.</ref>^,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Fichier:Cityjoule diffuseur.png

La Cityjoule, voiture expérimentale de l'université de Nantes.

GreenGT

Fichier:Green GT H2 avant.jpg

Les 26 et Modèle:Date-, la Modèle:Nobr est la première voiture à hydrogène à rouler sur le circuit des Modèle:Nobr du Mans.

La GreenGT H2 est le premier prototype de compétition électrique-hydrogène, la genèse de la Modèle:Nobr débute en 2009. Elle est officiellement présentée le Modèle:Date- dans le cadre de la journée d'essais des 24 Heures du Mans<ref>Modèle:Lien web</ref>. Elle est alors non roulante et reçoit une livrée noir et orange. Le Modèle:Date-, elle fait l'objet d'une première présentation dynamique publique sur le circuit Paul-Ricard dans le cadre de la manche française de la coupe du monde des voitures de tourisme<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Arborant une nouvelle livrée bleu clair et blanc, elle est alors conduite par Olivier Panis, ancien pilote de Formule 1 et vainqueur du Grand Prix automobile de Monaco 1996 sur Ligier-Mugen-Honda<ref>Modèle:Article</ref>. À l’invitation de Michelin, elle fait une seconde démonstration, en ouverture du premier Paris ePrix de Formule E, le Modèle:Date-. Le Modèle:Date- en fin de journée, lors des Modèle:Nobr du Mans 2016 et toujours conduite par Olivier Panis, elle devient la première voiture mue par un groupe motopropulseur électrique-hydrogène à effectuer un tour du circuit automobile sarthois. Deux jours plus tard, le Modèle:Date-, la H2 et son pilote rééditent leur démonstration juste avant que soit donné le départ de la course. La puissance de la Modèle:Nobr, équipée des deux moteurs électriques, est de Modèle:Dunité à Modèle:Unité, soit Modèle:Unité

La H2 Speed est née à la demande du carrossier italien Pininfarina, la H2 Speed est présentée au Modèle:86e salon international de l'automobile de Genève le Modèle:Date-<ref>Modèle:Article.</ref>^,<ref>Modèle:Article</ref>^,<ref>Modèle:Article</ref>^,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Elle est conjointement dévoilée par Jean-François Weber (cofondateur, actionnaire et directeur de la recherche et du développement de GreenGT), Fabio Filippini (directeur du style de Pininfarina), Silvio Angori (président-directeur général de Pininfarina) et Paolo Pininfarina (président du groupe Pininfarina). À cette occasion, le magazine américain Autoweek, dans son édition du Modèle:Date-, lui décerne le Best Concept Award, prix récompensant chaque année plus beau concept car du salon en la désignant alors comme Modèle:Citation<ref>Modèle:Lien web</ref>^,<ref>Modèle:Lien web</ref>. Ses rivales étaient la Sbarro Prom, l’Italdesign GTZERO et la Morgan EV3. Le Modèle:Date-, la Modèle:Nobr est présentée, sur sa demande, à Albert II, prince de Monaco, attentif aux technologies à développement durable<ref>Modèle:Article.</ref>. À l’issue de cette présentation, une combinaison de pilote aux couleurs de GreenGT est remise au souverain monégasque. Elle est brodée de son nom en guise d’invitation à venir essayer la Modèle:Nobr. Les 21 et Modèle:Date-, elle participe au concours d'élégance de la Villa d'Este de Cernobbio en Italie<ref>Modèle:Lien web.</ref> puis, du 8 au Modèle:Date-, au salon de l'automobile de Turin<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La Modèle:Nobr est ensuite présentée à deux reprises par Michelin, partenaire pneumatiques de GreenGT, à l’occasion d’événements automobiles internationaux<ref>Modèle:Lien web.</ref>, la première fois en France lors des Modèle:Nobr du Mans 2016, du 15 au Modèle:Date-, et la deuxième en Grande-Bretagne, au festival de vitesse de Goodwood, une semaine plus tard<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Suzuki

En collaboration avec General Motors, il a construit le prototype de voiture Modèle:Langue. La pile à hydrogène est alimentée par du dihydrogène contenu dans des réservoirs à Modèle:Unité.

Michelin

Un prototype de voiture Modèle:Langue fonctionnant avec une pile à hydrogène a été présenté en Modèle:Date-. La pile est alimentée par du dihydrogène provenant de trois bouteilles haute pression bobinées composite,

Le manufacturier a aussi construit un prototype de voiture Modèle:Langue fonctionnant avec une pile à combustible. Il a été présenté en Modèle:Date-. Par rapport à la hy-light, la Modèle:2e possède des batteries et plus des supercapacités,

La F-City H2 est la première voiture française à recevoir des autorités françaises une homologation route. Ce véhicule est le fruit de la collaboration entre Michelin et FAM Automobiles (devenu depuis France Craft Automobiles). Pour celui-ci, Michelin a conçu un pack pile à hydrogène compact mais complet, comprenant même le réservoir d’hydrogène à Modèle:Unité qui remplace le bac à batteries de la version électrique de le F-City<ref>FAM F-City H2, sur michelinchallengebibendum.com</ref>.

PSA

Le constructeur a construit un démonstrateur TAXI PAC, pile à combustible alimentée par un rack (interchangeable) de bouteilles d'hydrogène sous pression, un démonstrateur Modèle:H2O, véhicule de pompier avec Modèle:Langue à pile à combustible avec génération in situ de l'hydrogène à partir de tétrahydruroborate de sodium, un démonstrateur QUARK, quad à pile à combustible comportant un moteur électrique dans chacune des quatre roues, un démonstrateur 207 CC Epure comportant la pile à combustible issue du programme GENEPAC. PSA a collaboré au projet GENEPAC (2002-2006) avec le CEA pour une pile hydrogène de type PEMFC de Modèle:Unité,

Renault-Nissan

En 2008, le constructeur a présenté le prototype Renault Scénic ZEV H2 à pile à combustible<ref>Prototype Scénic ZEV H2, Renault (voir archive)</ref>.

Venturi

La Venturi Buckeye Bullet 2 bat le record de vitesse FIA pour un véhicule électrique alimenté par une pile à combustible : Modèle:Unité<ref>Liste officielle des records de vitesse homologués par la FIA en catégorie A Modèle:Pdf, sur fia.com</ref>. C’est le premier véhicule électrique à franchir la barre symbolique des Modèle:Unité (plus de Modèle:Unité).

SymbioFCell

Le HyKangoo est construit sur la base d’un Kangoo ZE avec une évolution en véhicule électrique à prolongateur d’autonomie, avec une pile de Modèle:Unité et un petit stockage hydrogène, présenté au Mondial de l’automobile 2012<ref>HyKangoo au Mondial de l’Automobile, sur voituredufutur.blogspot.fr, novembre 2012</ref>. Véhicule en démonstration sur le site Solvay de Tavaux<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Voitures de série

Ford

Fichier:Ford Focus 2-Door Sedan '07.JPG

Ford Focus FCV Hybrid au Salon International de l'auto de Montréal 2007

Le modèle produit est la Focus FCV.

Honda

La Honda FCX Clarity est la première voiture de série, commercialisée (en location) au Japon et aux États-Unis (État de Californie). C'est un véhicule cinq-places, équipé d'un réservoir d'une pression de Modèle:Unité.

Honda a également produit la Honda CR-X.

Hyundai

Tucson FCEV est une voiture hybride. La pile à hydrogène de Modèle:Unité est alimentée par une bouteille à gaz bobinée composite.

Le iX35 FCEV est une nouvelle génération du Tucson FCEV<ref>Ix35 traverse l'Europe, sur cnetfrance.fr</ref> qui pourrait commencer à être commercialisée sur quelques territoires spécifiques dotés d'une infrastructure de remplissage hydrogène adéquate. Hyundai annonce une autonomie de Modèle:Unité et le prix d'un plein serait aux alentours des Modèle:Unité<ref>Essai et caractéristiques Hyundai ix35, Turbo, juin 2014</ref>. Un partenariat technologique a été annoncé en Modèle:Date- avec Audi (filiale de Volkswagen, sachant que l'Allemagne a lancé un programme visant Modèle:Nombre service de distribution d'hydrogène avant 2023. En France en 2018 une flotte de taxis Hype fonctionne à l'hydrogène (dont 60 modèles Hyundai)<ref>« Piles à combustible : Audi et Hyundai s'allient dans la mobilité hydrogène », AFP, 20 juin 2018</ref>.

Nikola Motor Company

Le Modèle:Date-, le brasseur Anheuser-Busch a commandé « jusqu'à » Modèle:Nombre pour assurer la livraison de bières aux États-Unis<ref>Anheuser-Busch's Order For 800 Nikola Hydrogen Trucks Is A Play For Younger Beer Drinkers, Forbes, 3 mai 2018.</ref>.

Toyota

Le constructeur a produit une voiture cinq places FCHV-4 et bus FCHV-US1. Ces programmes ont été présentés pour la première fois en 2001. Ils comportent une pile à hydrogène de Modèle:Unité. Toyota annonce en Modèle:Date- pour 2015 le développement de voitures électriques entièrement fondées sur les piles à combustible en vente (contrairement à aujourd'hui où les voitures électriques sont en leasing)<ref>« Toyota : nouveau projet, nouveau patron », 20 Minutes, 23 juin 2009</ref>. En Modèle:Date-, Toyota confirme la commercialisation au Japon en Modèle:Date- de sa première berline à pile à combustible, la Mirai, à un prix bien plus bas que ce qu'attendaient les observateurs ; elle sera aussi proposée à l'été 2015 aux États-Unis et dans quelques pays européens équipés de stations de recharge comme la Suède ; Toyota espère vendre des dizaines de milliers de ce type de voitures par an dans la prochaine décennie<ref>« Toyota va commercialiser une voiture à hydrogène pour Modèle:Unité », La Tribune, 25 juin 2014.</ref>. La Toyota Mirai sort en 2014.

Autres domaines

Camions : en 2020, des entreprises suisses expérimentent des camions à hydrogène pour le transport des marchandises<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Tracteur : prototype de tracteur fonctionnant à l'hydrogène<ref>prototype de tracteur fonctionnant à l'hydrogène, sur terre-net.fr</ref>.
Dameuse : Aztec<ref>Aztec prépare le futur, sur ledauphine.com du 11 juin 2012</ref>.
Bateaux : on projette de les utiliser pour des véhicules marins, dont des bateaux de pêche (avec en France le pôle PRINA ; Pôle de recherche et d’innovation de Nantes-Atlantique et Atlanpole, porteur de la Mission Hydrogène<ref>« Vers les bateaux à hydrogène », Revue Pays de la Loire Magazine, n^o 20, juin 2008, Modèle:P.</ref> et le projet SHYPER (« Système hydrogène pour une pêche écologiquement responsable »<ref>Philippe Gambert, « Bateaux à hydrogène pour la pêche et les rivières », Ouest-France, Éd. Nantes, 7 décembre 2008, Modèle:P.</ref>^,<ref>« Bateau propulsé à l'hydrogène », Ouest-France, 6 avril 2009</ref>). À Nantes, le 30 aout 2019, la SEMITAN inaugure le Jules Verne 2, navette fluviale de transport de passagers, mue par une pile à combustible<ref>Modèle:Lien web</ref>. Fincantieri, un des leaders mondiaux de la construction navale, va construire des navires propulsés à l'hydrogène, en utilisant le système de stockage de l'hydrogène sous forme d’hydrures métalliques mis au point par McPhy Energy<ref>« L’hydrogène, futur carburant des navires ? C’est oui pour le constructeur Fincantieri », site EDF-l'énergie en questions (consulté le 25 février 2014).</ref>.
Système Nomades : Paxitech conçoit des piles à faible puissance pour des applications nomades, telles que les chargeurs USB, les lampes (casques de spéléologie)<ref>Paxitech</ref>.
Production électrique stationnaire :
- produits de la société américaine Modèle:Langue,
- Axane (Air liquide) : Evopac, système d'alimentation autonome alimenté par du dihydrogène.
Système de refroidissement par évaporation inspiré des plantes vertes pour les piles à combustible des ordinateurs portables de demain<ref>Cambridge Consultants</ref>.
Aéronautique :
- Antares DLR-H2<ref>Antares DLR-H2</ref>,
- le Modèle:Date-, cent ans après l'exploit de Blériot, un ULM à hydrogène traverse la Manche<ref>Hydrogen Flying Tour</ref> ; cet engin et son concepteur, Gérard Thévenot, ont reçu le Modèle:Langue<ref>e-flight awarded, sur eaa.org</ref>.
Astronautique, en particulier lors du programme Apollo<ref>Fuel Cell, Apollo, sur airandspace.si.edu (consulté le 20 octobre 2017).</ref>.
Pôle de compétitivité Tenerrdis avec son écosystème hydrogène.
Sous-marins.

Impact environnemental

Modèle:...

Notes et références

Notes

Modèle:Références

Références