Comment allons-nous nous déplacer à l'avenir? Qu'est-ce qui pourrait succéder au pétrole brut et au gaz naturel ? Une option existe déjà. Il a trois fois la densité énergétique de l'essence. Il est disponible en quantités énormes, en fait, il y en a même environ 7 kilos en chacun de nous et il a un faible impact environnemental ; L'hydrogène pourrait être le partenaire idéal pour un avenir plus vert. Aujourd'hui, l'hydrogène est déjà le moteur de la société et il a le potentiel de façonner un avenir beaucoup plus vert.
L'UE et les pays du G8 ont convenu que l'avenir exige une politique climatique plus stricte et se sont engagés à avoir des émissions de co2 d'ici 2050. Dans cette période, le nombre de voitures particulières dans le monde va plus que doubler pour atteindre 2.5 milliards, donc la demande d'énergie continue d'augmenter tandis que les combustibles fossiles diminuent. Le monde ne peut pas simplement continuer comme avant.
L'hydrogène est une source de carburant propre et brûle sans produire de gaz à effet de serre ni d'autres gaz d'échappement nocifs. Une solution durable au changement climatique consiste à extraire le carbone des carburants et des propulseurs, réduisant ainsi les gaz à effet de serre libérés lors de la combustion. L'hydrogène, en tant que source de carburant, est une excellente solution. Il peut être transformé en énergie électrochimiquement dans la pile à combustible, ce qui, à son tour, aura pour résultat de sécuriser un transport absolument sans CO2.
L'hydrogène et son omniprésence.
L'hydrogène a été découvert pour la première fois en 1766 par un scientifique britannique nommé Henery Cavendish. Par pur hasard, il a découvert que l'eau est constituée d'hydrogène et d'oxygène. l'hydrogène vient du latin Hydrogenium, qui signifie littéralement faire de l'eau. C'est le premier élément du tableau périodique et pas pour rien. Aucun autre élément n'est plus léger que l'hydrogène et aucun autre élément n'est plus abondant [dans l'univers. L'hydrogène est de l'énergie pure. Le meilleur exemple est peut-être le Soleil, dont 92.1% sont de l'hydrogène. Ici sur terre, les chances sont un peu différentes car l'hydrogène ne prévaut que chimiquement lié dans les molécules, et pour produire de l'hydrogène pur, il faut extraire l'hydrogène de la molécule respective. Une façon de le faire est l'électrolyse, où l'électricité est utilisée pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène, mais cela nécessite beaucoup d'énergie.
Cependant, il existe de l'hydrogène abordable sur le marché, grâce au reformage à la vapeur. La vapeur d'eau est introduite dans les combustibles fossiles tels que le gaz naturel et chauffée à 830 degrés Celsius. Le mélange est ensuite passé à travers des filtres de plus en plus fins jusqu'à ce qu'il ne reste plus que de l'hydrogène pur. C'est actuellement l'un des moyens les plus efficaces de produire de l'hydrogène. Mais, ce processus utilise toujours nos combustibles fossiles anciens et limités. Les scientifiques regardent au-delà de l'utilisation d'approches non renouvelables, comme extraire de l'hydrogène précieux de l'eau, réduire l'énergie nécessaire pour générer de l'hydrogène serait une énorme avancée, comme exploiter la puissance du soleil.
Les carburants à l'hydrogène transforment l'industrie.
Avant l'épidémie sans précédent de COVID-19, le Japon était prêt à apporter un exemple innovant de durabilité au monde entier en allumant la torche olympique de Tokyo lors de la Relais allumage de cérémonie et de cérémonie de la vasque olympique à l'aide d'hydrogène. Au-delà des événements sportifs, de nombreuses applications sont ouvertes à cette source d'énergie propre et sans carbone.
Les applications automobiles
L'une des utilisations les plus prometteuses des piles à combustible à hydrogène est l'industrie automobile. Un certain nombre d'acteurs majeurs de l'industrie, dont BMW et Toyota, ont déjà révélé leur intention de développer des flottes de voitures à hydrogène, car la source de carburant semble prête à offrir une solution supplémentaire et durable à l'énergie électrique.
Les véhicules électriques sont largement considérés comme un moyen essentiel de réduire les émissions et la pollution atmosphérique du transport routier. Cependant, l'accélération de l'utilisation de l'électricité pourrait risquer d'ajouter de la pression sur le réseau, ce qui rendrait essentiel que les véhicules soient rechargés au bon moment de la journée.
Les piles à combustible pourraient offrir une alternative. Comme les voitures à hydrogène produisent elles-mêmes de l'électricité, le véhicule ne reçoit pas son énergie d'une batterie intégrée qui doit être chargée à partir d'une source d'alimentation externe. Comme les autres voitures électriques, les véhicules à hydrogène peuvent également récupérer l'énergie de freinage, car les moteurs électriques reconvertissent l'énergie cinétique en énergie électrique qui alimente la batterie de secours.
Hyundai a été le premier constructeur automobile à fabriquer une pile à combustible produite en série en 2013 et elle était prête à avoir une autonomie d'environ 300 milles avec une vitesse de pointe de 100 milles par heure. Les entreprises japonaises se sont mises à fond sur les piles à combustible destinées aux véhicules (FCEV). Parfois, c'est une faute, mais le coût diminue à mesure que le sans souci avancées vers la production de masse.
Les piles à combustible à hydrogène peuvent avoir plus de sens pour les véhicules plus lourds voyageant sur de plus longues distances comme les bus, les camions et les trains. Par exemple, en 2016 aux États-Unis, il y avait 12000 2030 chariots élévateurs à pile à combustible à hydrogène. Outre le transport routier et ferroviaire, Airbus mise sur l'hydrogène vert pour propulser ses avions zéro émission d'ici XNUMX.
Alors que l'idée de tout rendre électrique semble redondante à la plupart des chercheurs et scientifiques, l'hydrogène vert peut fonctionner comme une rallonge pour les énergies renouvelables. Et pour ajouter à cela, l'H2 vert peut être stocké, il peut donc être utilisé pour compenser l'intermittence des énergies renouvelables. Cela a beaucoup de sens car cela nous donne de la flexibilité et un réseau plus résilient lorsqu'il est utilisé en combinaison avec des sources d'énergie renouvelables. C'est pourquoi ce combustible propre peut être stratégique alors que nous nettoyons différents secteurs comme le chauffage et d'autres applications dépendantes des combustibles fossiles.
Capacité de portabilité
Alors que les appareils intelligents sont de plus en plus avancés, ils sont toujours limités par la puissance. La technologie et les constructeurs automobiles ne sont que trop conscients des restrictions des batteries lithium-ion et bien que les puces et les systèmes d'exploitation deviennent plus efficaces pour économiser de l'énergie, nous n'envisageons toujours qu'un ou deux jours d'autonomie.
Les piles à combustible H2 peuvent alimenter n'importe quel appareil portable qui utilise des batteries. Contrairement à une batterie classique, la pile à combustible à hydrogène continue de produire de l'énergie avec un approvisionnement continu en carburant. Cette capacité leur permet d'alimenter une gamme d'appareils, notamment des smartphones, des ordinateurs portables et des appareils auditifs.
Dans le secteur de la défense, la technologie des piles à combustible a le potentiel de plus que tripler le temps de vol des drones ou de réduire le poids des batteries transportées par les soldats sur le terrain d'environ 15 kilogrammes à seulement un ou deux kilogrammes. Au milieu d'une zone sinistrée, ces avantages pourraient révolutionner la façon dont les équipes d'urgence et le personnel militaire réagissent à une situation.
Pays en pole position dans la course H2
L'Australie est peut-être le lieu de prédilection pour les énergies renouvelables au monde. L'Australie développe un projet de 5 gigawatts pour produire de l'hydrogène vert à exporter vers les pays asiatiques. Le méga électrolyseur sera alimenté par une combinaison d'énergie solaire et éolienne et utilisera de l'eau dessalée provenant de l'océan.
Le Royaume-Uni prévoit d'utiliser son énergie éolienne offshore pour une capacité de production d'hydrogène de 5 GW d'ici 2030.
Green H2 inspire également une vision de villes futuristes. Tout comme le Neom saoudien, un projet urbain de 500 milliards de dollars, dont la demande énergétique proviendra de l'hydrogène renouvelable.
La Chine envisage de faire de Wuhan une ville à hydrogène, qui comptera jusqu'à 100 stations-service d'ici 2025.
Produire de l'hydrogène vert et réduire le réchauffement climatique pourraient être les deux faces d'une même pièce.
Des chercheurs sud-coréens ont développé un catalyseur fait de matériaux bon marché comme le magnésium pour convertir les deux pires gaz à effet de serre, le co2 et le ch4, en hydrogène. Leur processus respectueux du climat est appelé reformage à sec.
Une autre solution bon marché mais efficace vient du Japon. L'Université de Tokyo a fabriqué de l'hydrogène à partir de déchets organiques légers et d'un catalyseur à base de rouille et en a produit 25 fois plus avec cette méthode que les méthodes conventionnelles.
La température moyenne à la surface de la planète a augmenté de près d'un degré Celsius depuis la fin du XIXe siècle, en raison d'une augmentation des émissions de dioxyde de carbone (CO19).
Trouver des alternatives aux sources de carburant à forte intensité de carbone est essentiel pour l'avenir de notre monde, et les ingénieurs doivent faire preuve d'un engagement envers l'innovation et la résolution de problèmes pour effectuer le changement qui conduira à une plus grande durable avenir.
Mayank Vashisht | Journaliste technologique | Horaires ELE