6 Avril 2012
Le mythe du moteur à eau a toujours fait la joie des rédacteurs de revues de vulgarisation scientifique. Avec le mouvement perpétuel il est de ces illusions soigneusement entretenues pour alimenter nos rêves.
Mais on n’arrête pas le progrès, la science ne respecte plus les mythes, on vient de découvrir que ce fameux moteur à eau existe bel et bien, et depuis fort longtemps.
Une plaisanterie ? Pas du tout.
Non, je ne parle pas du moulin à eau de nos ancêtres, ni de sa version moderne qui équipe les barrages hydroélectriques, condamnés à mouliner sur place, je parle d’un moteur capable d’équiper un jour nos automobiles.
C’est très simple:
Prenez de l’eau standard, de la bonne eau que vous pouvez vous procurer gratuitement à la fontaine.
Bricolez sommairement un bac à électrolyse. Rien de bien compliqué, vous ferez selon vos moyens.
Branchez-le sur une source de tension continue assez énergique.
Il se passe ce que le maître d’école réalisait dans la classe pour la plus grande joie des galopins, l’eau se décompose en Oxygène d’une part, et en Hydrogène d’autre part, c’est l’électrolyse.
Recueillez soigneusement l’un et l’autre dans des récipients séparés, et mettez ces deux récipients de côté.
Bricolez ( encore) une pile telle que décrite dans les revues genre Système D . Là il faudra casser votre tirelire car les électrodes doivent être en platine.
Munissez le récipient contenant l’Hydrogène d’un tuyau et envoyez ce gaz dans le premier bac de la pile . Faites de même de l’autre côté avec l’Oxygène.
Branchez un moteur entre les deux électrodes.
O merveille, le moteur tourne.
Vous avez bien réalisé un moteur à eau.
Et en plus il vous restitue à la sortie l’eau que vous avez consommée dans l’électrolyseur. Plus écolo tu meurs.
Bien sûr les esprits chagrins feront remarquer que l’énergie dépensée pour électrolyser l’eau est supérieure à l’énergie fournie au moteur, et ils auront raison. Mais si cette énergie est fournie par un système hydroélectrique, nous n’avons consommé que de l’eau.
Nous avons alors bel et bien un moteur à eau, et si le rendement global n’est pas trop ridicule, l’affaire est viable.
C’est ce que les ingénieurs se sont dit, et ils se sont attelés à la rude tâche qui consiste à transformer un démonstrateur de laboratoire en une machine industrielle susceptible d’être produite en grandes quantités, pour un coût raisonnable et avec un rendement énergétique décent.
C’est la fameuse pile à Hydrogène, encore appelée pile à combustible (PAC, à ne pas confondre avec la pompe à chaleur !).
Si l’idée est séduisante, la réalisation industrielle se heurte à de nombreux obstacles:
- Pour équiper une auto avec un tel système il faut pouvoir emporter son hydrogène avec soi. Pour avoir suffisamment de molécules afin d’aller le plus loin possible ( chaque molécule d’Hydrogène ne donne que deux électrons!), il faut remplir le réservoir à très haute pression, jusqu’à 700 kg, ce qui pose les problèmes que l’on imagine sans peine: poids des bouteilles, encombrement, danger ( les anciens se souviennent de l’accident du Hindenburg qui a stoppé net l’essor de l’Hydrogène dans les transports).
- La molécule d’Hydrogène est la plus petite du catalogue, elle a tendance à se faufiler partout, d’où de grands risques de fuite, et donc de danger d’explosion, ce qui nécessite un matériel, des tuyaux, des vannes, particulièrement soignés donc très chers.
- L’Hydrogène qui rentre dans le premier compartiment de la pile est censé se séparer gentiment en électrons d’une part et protons d’autre part sur une première électrode. Or ce miracle ne s’opère qu’en présence d’un catalyseur adéquat. Le seul catalyseur connu et très efficace est le Platine. C’est un matériau rare et cher ( encore un pléonasme). Pas question d’industrialiser la pile à combustible en grand volume avec du Platine. Il faut trouver autre chose, beaucoup moins onéreux et suffisamment efficace.
On cherche encore. Certains matériaux sont proposés et utilisés dans des applications professionnelle ( Industries, aérospatial,..) mais ils sont encore trop chers pour nos autos.
- Les électrons créés vont alimenter le moteur branché entre les électrodes. Les protons sont priés d’aller rejoindre l’autre électrode en passant à travers une membrane aussi peu résistante que possible, et capable de repousser les électrons afin de les rejeter vers le moteur.
Elle doit également interdire le passage de l’Hydrogène sous peine d’explosion à la sortie à la rencontre avec l’Oxygène.
Cette membrane doit être imprégnée d’eau, mais pas trop, afin d’assurer le passage des protons.
Une telle membrane doit rester efficace pendant toute la vie de la pile (quelques dizaines de milliers d’heures ) . Elle est très sensible à la pollution par des molécules étrangères qui auraient pu se glisser avec l’Hydrogène, qui doit donc être très pur, pratiquement électrolytique.
Les recherches sur la membrane idéale sont toujours en cours, l’objectif restant la mise au point de matériaux efficaces, résistants aux agressions , et d’un coût compatible avec le marché grand public.
- L’ensemble doit satisfaire le cahier des charges automobile, notamment le fonctionnement à froid ( - 30 °C), la capacité à délivrer un courant élevé, le fonctionnement à chaud, la résistance aux chocs, la fiabilité, etc…
On peut estimer que ce type de générateur électrique ne pourra pas être commercialisé en volume pour l‘automobile, à prix grand public, avant une décennie.
Il existe un autre marché pour la pile à Hydrogène, c’est le stockage d’électricité en poste fixe.
On sait que le principal défaut des énergies solaire et éolienne est leur intermittence. Il est donc essentiel de développer des systèmes de stockage de courant en période de production, pour la restituer en période d’absence de Soleil ou de vent.
C’est possible avec le système électrolyse + pile à Hydrogène. L’hydrogène produit par l’électrolyse est stocké sous pression élevée dans des fosses sécurisées, puis envoyé dans une batterie de piles à Hydrogène pour produire du courant selon le besoin.
Diverses solutions sont déjà commercialisées:
De la plus petite, proposée par la société Acta Energy, pour une puissance de 1 KW,
A des modèles industriels comme le MISTRAL 600KVA proposée par AREVA.
La pile à Hydrogène est donc déjà sortie des laboratoires, on peut même montrer des véhicules équipés, l’avenir est prometteur à condition de surmonter les problèmes de sécurité et de coût.
Dès que l’on manipule des gaz inflammables sous pression il existe un problème de sécurité. Le nier n’a pour résultat qu’augmenter les risques.
L’auteur est bien placé pour connaître les risques inhérents à l’usage du GPL.
L’Hydrogène possède une plage explosive beaucoup plus étendue que le GPL, et il est sujet à des fuites à cause de la faible taille des molécules. Le risque est donc très supérieur à celui généré par le GPL. Il faudra en tenir compte sous peine de graves déboires.
Ce fameux moteur à eau est donc à portée de main, mais beaucoup reste à faire pour le mettre à portée de n’importe quelle main.
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