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L'hydrogène pourrait-il être utilisé comme carburant ?
Question
Je comprends qu'il peut être plus facile/moins cher pour nous d'utiliser un combustible fossile, mais l'hydrogène gazeux pourrait-il être efficace en tant que substitut de combustible fossile pour les moteurs à combustion interne ? Devrions-nous en prendre davantage soin et/ou en utiliser davantage pendant la phase de combustion ?
PS Je n'utilise pas d'hydrogène gazeux comme carburant, je voulais juste savoir si c'est possible.
Réponse acceptée
Vous pouvez utiliser de l'hydrogène gazeux, oui. Le principal problème est qu'il n'est pas facile à fabriquer.
La plupart de l'hydrogène (environ 95% de tout l'hydrogène utilisé aujourd'hui) est produit par oxydation partielle du méthane et de la gazéification du charbon, avec une partie de la gazéification de la biomasse.
Une infime quantité est produite par l'électrolyse de l'eau (mais elle utilise beaucoup d'énergie pour le faire)
Donc, oui, vous pouvez utiliser tout ce qui brûle pour entraîner un moteur à combustion (bien que il devrait être repensé pour s'adapter au profil de combustion de l'hydrogène - la vitesse de combustion, les températures, etc. sont différentes), mais vous ne le feriez pas de cette façon car elle est moins efficace que les piles à combustible à hydrogène et trop chère/difficile.
Réponse populaire
L'hydrogène est un gaz idéal à utiliser pour la combustion, car il n'y a pas de sous-produits d'émissions nocifs si la combustion (combinaison d'hydrogène et d'oxygène) est au bon rapport. Vous faites juste de l'eau pure, ce qui est bien.
Il existe plusieurs véhicules et plusieurs constructeurs automobiles qui ont exploré le concept de l'hydrogène pur comme combustible.
Le défi d'ingénierie consiste à comment transporter, faire le plein et transporter en toute sécurité de grandes quantités d'hydrogène comprimé dans le réservoir de « carburant » du véhicule. Un jour, cela sera peut-être possible, mais c'est assez difficile. La catastrophe d'Hindenburg a toujours mis en évidence les dangers de grandes quantités d'hydrogène hautement inflammable dans un véhicule. (Bien que cet hydrogène ait été utilisé pour créer un véhicule plus léger que l'air, non destiné à la combustion.) C'était en 1937, et près de 80 ans plus tard, l'hydrogène est toujours aussi inflammable...
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L'hydrogène a été utilisé comme combustible dans diverses expériences. L'expérience à plus grande échelle que je connaisse est la BMW Hydrogen 7, une série 7 V12 produit de 2005 à 2007. Environ 100 ont été construits. Ce moteur pourrait passer de l'essence à l'hydrogène.
La différence de consommation de carburant est en grande partie due à la densité énergétique différente avec l'essence (essence) produisant 34,6 MJ/L et l'hydrogène liquide produisant 10,1 MJ/ L. Sur la base de ces chiffres de densité énergétique, on s'attendrait à 47,6 L/100 km pour l'hydrogène sur la base de 13,9 L/100 km pour l'essence (essence); ce qui est très proche des 50,0 L/100 km annoncés.
Le grand défi avec l'hydrogène est de le stocker :
L'hydrogène carburant est stocké dans un grand réservoir de près de 170 litres (45 gallons)[6] bicouche et hautement isolé qui stocke le carburant sous forme liquide plutôt que sous forme de gaz comprimé, ce qui, selon BMW, offre 75 % plus d'énergie par volume sous forme liquide que sous forme de gaz comprimé à 700 bars de pression.[7] L'isolation du réservoir d'hydrogène est sous vide poussé afin de maintenir le transfert de chaleur à l'hydrogène à un strict minimum, et est prétendument équivalente à une paroi de 17 mètres (56 pieds) d'épaisseur de polystyrène styromousse.[8]
Pour rester liquide, l'hydrogène doit être sur-refroidi et maintenu à des températures cryogéniques, au plus chaudes, de -253 °C (-423,4 °F). Lorsque vous n'utilisez pas de carburant, le réservoir d'hydrogène de l'Hydrogen 7 commence à se réchauffer et l'hydrogène commence à se vaporiser. Une fois que la pression interne du réservoir atteint 87 psi, après environ 17 heures de non-utilisation, le réservoir évacuera en toute sécurité la pression du bâtiment. En 10 à 12 jours, il perdra complètement le contenu du réservoir à cause de cela.[9]
Le réservoir est grand et lourd, et seule une infime fraction de son poids est du carburant :
Le réservoir d'hydrogène contient environ 8 kg (18 lb) d'hydrogène, assez pour parcourir 201 kilomètres (125 mi). Le poids à vide de l'Hydrogen 7 est d'environ 250 kilogrammes (550 lb) de plus que le 760Li...
Une troisième méthode est le stockage dans un hydrure métallique. L'IIRC Mercedes a expérimenté cela dans les années 1980, mais leur réservoir de carburant aurait coûté plus de 100 000 $, ce qui le rend peu pratique.
Les performances souffrent également lorsqu'elles fonctionnent à l'hydrogène. Le V12 classique de BMW développe 327 kW. La voiture à hydrogène était limitée à 191 kW.
La voiture est propulsée par un moteur V12 de 6,0 litres capable de fonctionner à la fois avec de l'essence super et de l'hydrogène. Il est évalué à 191 kilowatts (260 PS ; 256 hp) et 390 N·m (290 lb·ft) de couple en utilisant l'un ou l'autre des carburants.[4]
Oui, mais ce serait peu pratique pour les moteurs à combustion interne. Bien que l'hydrogène ait une densité d'énergie par kg très élevée, le produire, le comprimer et le stocker juste pour perdre 70% de son énergie potentielle car les pertes de chaleur n'ont aucun sens. C'est pourquoi la plupart des véhicules à hydrogène utilisent des piles à combustible. Leur rendement plus élevé (jusqu'à 60%) combiné au rendement élevé des moteurs électriques (jusqu'à 92%) est plus viable. Même à ce stade, un moteur diesel reste une option plus compétitive.
L'hydrogène [gaz] pourrait-il être utilisé comme carburant [pour les véhicules à moteur] ?
Techniquement - oui. Pratiquement - non.
François Isaac de Rivaz ... a inventé un moteur à combustion interne à hydrogène avec allumage électrique et l'a décrit dans un brevet français publié en 1807
Les gens ont continué à inventer véhicules à essence, pendant la seconde guerre mondiale, il y a eu une brève renaissance.
Le véhicule photo utilise un gaz autre que l'hydrogène, mais vous pouvez voir le point que je suis faire.