Les défis de la pile à combustible de Mercedes

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Les défis de la pile à combustible de Mercedes
Professeur Kohler, N°2 R&D de Daimler et Mercedes Benz, spécialiste des nouvelles technologies, nouvelles motorisations.
« Les problèmes techniques ont été résolus », se réjouissait Thomas Weber, chargé de la R&D chez Daimler Mercedes Benz, lors de son interview au Mondial de l'automobile. « Si aujourd'hui vous conduisez une classe B Avec une pile à combustible, vous êtes très impressionné : vitesse, autonomie de plus de 400 km, zéro émissions... Et en 2-3 minutes vous faîtes le plein.» Deux petits problèmes subsistent, reconnaissait-il. «L'infrastructure pour le ravitaillement : nous avons besoins que ces véhicules soient produits en volume pour réduire les coûts. A une échelle de production de 100 véhicules, les coûts ne sont pas gérables. A une échelle de 100 000 véhicules, nous sommes compétitifs par rapport à un moteur à combustion high tech associé à une technologie hybride.»

Un million de véhicules. Herbert Kohler, n°2 R&D de Daimler et Mercedes Benz, revient sur les problèmes technologiques qui restent à résoudre pour la pile à combustible. « Nous travaillons dessus depuis 1994. Le nombre d'unités de véhicules roulant à la pile à combustible à hydrogène produits, non pas seulement par Mercedes mais par l'ensemble des constructeurs, s'élèvera à un million. De là à vous dire si c'est plutôt en 2013, en 2015 ou en 2016... La technologie est durable mais elle n'est pas viable si les coûts sont le double de ceux d'un moteur à combustion. L'objectif est d'arriver à un prix équivalent à celui d'un 4 cylindres diésel.»

Trois défis. Parmi les embûches technologiques qui sèment le parcours de Mercedes vers la pile à combustible, Herbert Kohler en détaille trois : durée de vie, chaleur, et catalyseurs. « Nous tentons d'allonger la durée de vie de la pile pour la faire passer de 2000 à 4000 heures» explique-t-il. Soit 200.000 à 400.000 kilomètres si l'on prend une moyenne de circulation de 100 km/h par véhicule.
« Le temps de préchauffage ne pose pas de problème», précise Herbert Kohler. L'hydrogène, instable, est en effet stocké à froid, et doit être réchauffé pour que la réaction chimique ait lieu dans les meilleures conditions. « Ce qui pose problème aujourd'hui est la gestion des conséquences de l'échauffement dû à la réaction de l'hydrogène. Plus la température est élevée, mieux c'est. Mais nous devons gérer la qualité du refroidissement pour les composants de la voiture autour. Plus précisément, le défi est de pouvoir augmenter la température sans dommage et passer de 90 degrés à 95 degrés Celsius. »
Autre enjeu : améliorer l'efficacité énergétique et utiliser moins de catalyseurs, qui sont en platine et coûtent donc cher. Un problème que ne connaît pas le constructeur japonais Daihatsu, dont la pile à hydrazine demande des catalyseurs bon marché.

Ana Lutzky

L'hydrogène, difficile à produire et à stocker

Sur terre, l'hydrogène n'existe en grande quantité que combiné à l'oxygène (H2O), au soufre (H2S) et au carbone (combustibles fossiles de types gaz ou pétroles). La production de dihydrogène nécessite donc soit de consommer des combustibles fossiles, soit de disposer d'énormes quantités d'énergie à faible coût, pour l'obtenir à partir de la décomposition de l'eau, par voie thermique ou électrochimique. Ensuite, le dihydrogène est comprimé dans des bouteilles à gaz (pression en général de 350 ou 700 bars).
Dans la pile à combustible, la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode du réducteur, le dihydrogène (H2) couplée à la réduction sur l'autre électrode de l'oxydant, le dioxygène de l'air (02). Entre les deux, les électrons passent et fabriquent l'électricité. La réaction est accélérée par un catalyseur, généralement du platine.

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