Le moteur à hydrogène
A. La recherche scientifique
La découverte de l'hydrogène:
L’hydrogène a été découvert en 1766 par le physicien britannique Cavendish. C’est en faisant réagir des métaux avec des acides qu’il remarqua la formation d’un gaz qu’il nomma alors « air inflammable » parce qu’il pouvait brûler. Ce gaz extrêmement léger était de l’hydrogène. Il constata par la suite que sa combustion formait de la vapeur d’eau.
C’est en 1783, que le chimiste français Lavoisier donna à ce gaz le nom « d’hydrogène » qui, en grec, signifie « qui génère de l’eau ».
Il faudra attendre 1838 pour que Schönbein, un chimiste allemand, découvre le procédé de la pile à combustible qui permet de produire de l’électricité à partir d’hydrogène et d’oxygène. Le premier modèle de pile à combustible fût construit en laboratoire, trois ans plus tard, par Sir William Grove, un scientifique anglais.
De nombreux autres travaux sont ensuite menés sur la molécule d’hydrogène. En 1898, Dewar parvient à liquéfier l’hydrogène en le refroidissant à -253°C. Son procédé de liquéfaction fut amélioré par un autre chimiste et physicien français, Georges Claude.
Recherche jusqu’au moteur à hydrogène :
La première étape vers la création du moteur se déroule en 1647, naissance de Denis Papain inventeur de la première machine à combustion externe. C'est une machine thermique où l'énergie est fournie par deux sources de température externes (une chaude et une froide) et convertie en énergie mécanique par l'intermédiaire d'un fluide qui transmet la chaleur.
Puis vient le premier véhicule à moteur à vapeur en 1769, le Fardier.
Une nouvelle découverte révolutionne les études sur les moteurs, Lavoisier découvre qu’aucune combustion n’est possible sans oxygène suivi de l’anglais Davy qui fixe des rapports nécessaire entre la masse d’un combustible et celle de l’oxygène nécessaire à sa combustion en 1815.
Le premier moteur électrique est conçu par Peter Barlow en1828, nommé « Roue de Barlow», il n’a pas de puissance utilisable.
Les moteurs à usage automobile font ensuite apparition à partir de 1858 avec le constructeur allemand Otto, ce moteur à air dilaté subit la combustion de gaz enflammé par l'électricité puis le constructeur Diesel invente le moteur qui porte encore son nom et le premier générateur électrique de 1kW apparaît en 1953.
Jean-Sébastien Plante, professeur au département de génie mécanique de l’Université de Sherbrooke, ainsi que deux de ses étudiants, Mathieu Picard et David Rancourt ont améliorés de façon significative le moteur à hydrogène. En effet, ils sont parvenus à fabriquer un moteur qui ne contient qu'une seule pièce mobile minimisant les pertes d'énergie mécanique rendant le moteur plus puissant pour un poids de seulement 12 kg. Ce moteur fonctionne par combustion d'hydrogène ne produisant aucun gaz polluant.
La pièce mobile est une roue dentée d'environ 8 cm de diamètre qui est composée de petites pales orientées selon des angles bien précis. Cette roue fonctionne selon un principe basique : l'air et l'hydrogène entrent d'un côté, passent dans une chambre d'allumage puis les gaz de combustion s'échappent par des fentes de l'autre côté, tel un moteur à explosion classique utilisant de l'hydrogène.
La création de moteur à hydrogène résulte de l'utilisation de plusieurs brevets. Tout d'abord, en 1799 Lebon invente la "gaz hydrogène" qui est en fait un gaz de bois contenant 50% de dihydrogène. William Murdoch perfectionne ce brevet en inventant le "gaz de houille" ou appelé gaz d'éclairage. C'est en 1804 que le premier moteur utilisant un gaz est breveté: Francois Isaac de Rivaz invente un moteur comme le Pistolet de Volta mais fonctionnant à base de gaz de houille, au final il invente le premier moteur à combustion interne en 1807. Cependant c'est en 1970 que Paul Dieges modifie ce moteur à combustion interne pour fournir un combustible non polluant. Il crée ainsi le premier moteur autorisant l'hydrogène comme carburant.
Mythe ou réalité?
L'histoire du moteur à hydrogène mèle mythe et réalité. Par exemple, le moteur de Pantone, breveté en 1980. Il est alimenté par un mélange de 80% d'eau et de 20% d'essence appelé gaz de Pantone. L'eau est donc utilisée pour réduire les pertes de rendement.
Les partisans du moteur Pantone voudraient utiliser l’hydrogène naturellement présent dans l'eau afin de recréer un « orage » dans un tube, qui servirait de moteur, dans lequel se croisent le mélange et l’air, ce qui aurait pour conséquence d’électriser l’eau : c’est le gaz Pantone. Cette technique a pour but de créer du plasma avec des propriétes pour le moins étranges : la température nécessaire pour l’apparition d’un tel phénomène est de l’ordre de plusieurs milliers de degrés, soit beaucoup plus que tout gaz d’échappement. De ce fait, il est impossible que le moteur fonctionne.
De plus, on associe la création du moteur à hydrogène à Stanley Meyer. Il a imaginé extraire l'hydrogène de l'eau par une application inverse de l'électrolyse sans utiliser de pile à combustible. Ainsi il suffit de mettre de l'eau dans un bac ce qui aura pour effet de produire de l'hydrogène avec une température constante. Son invention pourrait donc être qualifiée de « séparateur d’eau » : il fractionne l'eau en hydrogène et oxygène.
Il a mis des années a obtenir l’agrément des scientifiques, ceux-ci le voyant d’un mauvais œil. En septembre 1991, Stanley Meyer fait breveter son invention (aux Etats-Unis, au Japon et en Europe) et il a tout de suite plusieurs propositions. Des entreprises lui on proposé un milliard de dollars contre sa découverte. En refusant de vendre son invention, il reçu des menaces de mort. Cette invention est une menace pour tout ceux qui vivent de l’énergie du pétrole, puisqu’elle mettrait une énergie moins chère à la portée de tous : toutes les sociétés qui vendent de l’énergie feraient alors faillite.
D’après Paul Czysz (ancien chercheur à la Nasa, et qui est en contact avec la NASA sur l’avancement de la recherche), la Nasa aurai passé un contrat avec Stanley Meyer.
Mais en 2006, Stanley Meyer est empoisonné, et il meurt avec son invention. Cependant avant de disparaître, il avait installé un nouveau prototype de son invention sur un Buggy, le réservoir de celui-ci ne contenant que de l’eau.
Ces deux histoires n'ont jamais été confirmées et relève donc plus du mythe dans le but d'alimenter un certain culte d'une future énergie propre.
L'hydrogène un nouveau vecteur énergétique
Alors que les Etats-Unis et le Japon ont investi d'importantes sommes pour la recherche sur les moteurs à hydrogène, garantis sans émissions de gaz à effet de serre, la France tente, elle aussi, de se faire une place honorable dans ce secteur avec une volonté d'anticipation. L'hydrogène est en effet une énergie prometteuse qui suscite l’intérêt du gouvernement et celui des constructeurs automobiles français qui, depuis deux ans, y consacrent - à nouveau - d’importants moyens financiers et humains.
L’anecdote illustre l’intérêt de la France pour cette source d’énergie, basée sur l’exploitaion d’un gaz considéré comme propre et particulièrement intéressant dans le cadre des transports. Mais la France ne fait que suivre l’intérêt croissant que portent les Etats-Unis et le Japon envers l’hydrogène.
Ainsi, les Etats-Unis ont lancé cette année le programme "Freedom car", doté de 150 millions d’euros par an. Ils comptent ainsi s’aligner sur le niveau des Japonais : ceux-ci financent à hauteur de 2,4 milliards d’euros un plan de développement de l’hydrogène, démarré en 1993 et qui doit se poursuivre jusqu’en 2020.