Les moteurs à combustion à hydrogène enfin ultra-p…

Depuis des années, la question de moteur à combustion interne réside dans son dépollution. En effet, depuis l’introduction des normes Euro, les tolérances d’émission sont devenues de plus en plus strictes, au point qu’elles sont parfois problématiques à respecter d’un point de vue industriel. De plus, ce sont aujourd’hui normes qui rendent nos voitures thermiques beaucoup plus chères (catalyseur, filtre NOx, filtre à particules, vanne EGR, etc.), même si c’est aussi tout à fait défendable d’un point de vue santé publique. Car, outre le CO2 qui contribue au réchauffement climatique, pollution de l’air provoque de nombreux décès dus à une insuffisance respiratoire ou à des problèmes cardiovasculaires. Personne ne peut le nier.

Oui leEurope considère la voiture électrique à batterie comme la (presque) seule solution pour un avenir décarbonéce n’est pas l’avis de nombreux spécialistes et de nombreux constructeurs qui croient en un avenir moteur à hydrogène qui ne fonctionne pas avec une pile à combustible, mais sur le modèle actuel du moteur thermique, donc avec un injection directe d’hydrogène au coeur des cylindres, comme pour un moteur essence ou diesel.

Avantages

L’idée d’un moteur à injection d’hydrogène n’est pas nouvelle. Cela remonte aux années 1970. L’avantage de brûler de l’hydrogène plutôt que de l’essence ou du diesel réside dans le capacité stœchiométrique l’hydrogène qui oscille entre 4 et 75 % en volume dans l’air. Ces caractéristiques idéales signifient que le taux de combustion d’hydrogène est très élevée, ce qui rend le fonctionnement très efficace, notamment dans les mélanges dits « pauvres » (en excès d’oxygène) qui visent à réduire la production de NOx (oxydes d’azote). En clair, l’hydrogène permet d’obtenir beaucoup plus de combustion propre et plus que pouvoir.

Cela dit, compte tenu de la vitesse de combustion de l’hydrogène (plusieurs centaines de mètres par seconde), les développeurs ont dû trouver des solutions pour éviter les retours de gaz dans le collecteur et le phénomène d’auto-inflammation. D’où l’adoption aujourd’hui d’un système d’injection directe haute pression ce qui assure l’injection pendant toute la phase de compression. Voilà pour la technique.

Bientôt de nouveaux moteurs ?

Développer des moteurs à hydrogène basés sur le principe du moteur à combustion présente un avantage : et rénovation à faible coût par rapport à ce que coûterait une rénovation électrique avec une batterie ou une pile à combustible. L’avantage réside évidemment dans les débits nettement inférieurs. Oui, mais voilà : si les moteurs à injection d’hydrogène sont une solution pour le carbone, ils produisent en revanche un un grand nombre d’oxydes d’azote. Il existe certes des pots catalytiques conçus pour les piéger, mais leur efficacité reste jusqu’à présent limitée.

Jusqu’à présent, c’était un problème, mais c’était sans compter sur l’équipe du professeur Fudong Liu, de l’Université de Riverside en Californie et qui vient de démontrer que l’ajout de zéolites Y le platine dans les filtres catalytiques a permis de réduire significativement les NOx. Parce que les zéolites les convertissent en azote (inoffensif) et vapeur d’eau. Zéolite? C’est un minéral microporeux d’aluminosilicate composé de cations et de molécules d’eau et qui permet les échanges ioniques et déshydratation partielle réversiblec’est-à-dire la possibilité de remplacer l’eau par une autre phase adsorbée, en l’occurrence les NOx.

L’étude réalisée par les chercheurs est intéressante car elle montre que, par rapport à un pot catalytique traditionnel, la quantité d’oxydes d’azote rejetée était divisé par quatre ou cinq grâce à l’ajout de cette zéolithe. Et la bonne nouvelle, c’est que ce nouveau système de dépollution ne sera pas trop cher, car la zéolithe est bon marché. Il y a donc un réel espoir qu’à la suite du dépôt de brevet en cours, ces catalyseurs trouvent rapidement des applications commerciales. Et que le moteur à injection d’hydrogène connaît un véritable accélération.

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