Bien avant que David Hasselhoff ne se lance dans Baywatch, il conduisait une Pontiac Trans Am dans Knight Rider. L’émission était centrée sur Michael Knight et sa voiture artificiellement intelligente, KITT. Le véhicule était un fantasme pour tout adolescent possédant un permis de conduire. Il a atteint 300 mph. Sa voix ressemblait à celle d’un grand-père sage. C’était la machine à rêve ultime.
Mais voici le piège. KITT ne fonctionnait pas à l’essence. Le scénario lui donnait un moteur à hydrogène. Cela a permis à Knight de chasser les méchants à travers l’écran sans se soucier des émissions.
Avance rapide de quelques années. Le spectacle est mort. Les audiences ont chuté. Mais l’idée de l’hydrogène ne l’a pas été. Les politiciens ont commencé à en parler comme de la solution miracle. Ils ont dit que cela remplacerait le charbon et le pétrole. Ils ont dit que cela réglerait notre crise énergétique. En 2003, George W. Bush a consacré 1,2 milliard de dollars à ce problème. Il souhaitait que l’hydrogène devienne le carburant standard des Américains.
Cela a du sens sur le papier. L’hydrogène alimente le soleil. C’est l’élément le plus abondant dans l’univers. Nous pouvons le fabriquer à partir de l’eau. Il brûle proprement. Pas de pollution. Pas de gaz à effet de serre.
Alors pourquoi n’a-t-il pas pris le dessus ?
Pensez à la rouille. La rouille détruit le métal. L’hydrogène fait la même chose. Cela rend le métal cassant. Cela réduit la résistance structurelle. Il ronge le châssis d’une voiture comme des termites dans le bois. Si vous voulez un véhicule qui ne s’effondre pas, l’hydrogène est un casse-tête.
Le problème des piles à combustible à hydrogène
Le principal problème de la technologie des piles à combustible à hydrogène est la durabilité. Les moteurs à combustion interne traditionnels sont robustes. Ils supportent bien la chaleur et la pression. Les piles à combustible à hydrogène sont différentes. Ils fonctionnent à des températures plus basses mais sont toujours confrontés à des défis matériels.
Les composants métalliques se dégradent. Ce n’est pas un inconvénient mineur. Il s’agit d’une barrière technique fondamentale. Les voitures doivent durer. Si le réservoir se corrode, la voiture cesse de fonctionner. C’est pourquoi la plupart des fabricants s’en tiennent aux batteries ou au gaz traditionnel.
La promesse de l’hydrogène était claire. Énergie propre. Approvisionnement illimité. Zéro pollution au pot d’échappement. Mais la réalité est confuse. Les infrastructures font défaut. Le stockage est difficile. Les matériaux sont capricieux.
Nous attendons toujours que la technologie rattrape le battage médiatique. En attendant, KITT reste une fiction. Et les vraies voitures restent à l’essence.
L’ennemi invisible à l’intérieur du métal
Nous nous intéressons désormais aux alliages à haute résistance. Acier. Composites à base de nickel. Ce qui empêche votre châssis de rester rigide et votre suspension de s’effondrer. Les atomes d’hydrogène ne se soucient pas de votre intégrité structurelle. Ils se glissent simplement.
Les scientifiques le savent depuis 1875. Ils ne comprennent toujours pas pleinement la physique. Ce que nous savons, c’est ceci : l’hydrogène se diffuse. Cela se propage. Surtout quand les choses deviennent chaudes. Une fois à l’intérieur, les atomes s’apparient. Ils deviennent des molécules. Ils se cachent dans des fissures microscopiques à l’intérieur du treillis métallique.
La pression monte. Rapidement.
La résistance à la traction diminue. Puis le métal se casse. Aucun avertissement. Pas de rouille. Juste une pause nette.
Les chercheurs ne peuvent pas prédire où cela se produira ensuite. Les simulations informatiques montrent que cela se produit en temps réel. La gravité dépend du type d’alliage et de la température ambiante. C’est un tueur silencieux de composants structurels.
“La fragilisation par l’hydrogène est devenue le fléau de choses telles que les porte-avions, les cuirassés, les avions, les vaisseaux spatiaux et les réacteurs nucléaires.”
Les enjeux ont toujours été élevés. En 1985, un soldat britannique est écrasé. Les boulons des obusiers de 155 mm de fabrication américaine sont tombés en panne. Ils tenaient le collecteur de montée et de descente du pistolet. Les boulons se sont cassés sous la pression du tir. La fragilisation par l’hydrogène les rendait trop fragiles pour supporter les secousses. Le soldat coincé en dessous. Un an plus tôt, les boulons du char M1 Abrams se sont également cassés. Même problème.
Il ne s’agit pas seulement de matériel militaire. L’industrie automobile en transpire. Plus précisément le segment de l’hydrogène.
Les piles à combustible et le problème de la corrosion
Les véhicules à hydrogène utilisent des piles à combustible. La chimie est simple. L’hydrogène rencontre l’oxygène. Vous obtenez de la chaleur. Vous obtenez de l’électricité. Le seul échappement est la vapeur d’eau. Faire le ménage. Efficace.
Mais l’infrastructure présente un défaut. Les composants métalliques sont vulnérables.
L’infiltration commence à l’usine. Chromage. Soudage. Fraisage. Pressage. Tous ces procédés introduisent de l’hydrogène dans la matrice métallique. Cela ne s’arrête pas là. Conduire la voiture sature davantage le métal. L’hydrogène s’infiltre dans les réservoirs de carburant. Cela ronge les roulements à billes. Cela dégrade les piles à combustible.
Les pièces tombent en panne sans avertissement.
Vous pensez à une conduite de carburant qui se fissure alors que vous roulez à 70 mph sur l’autoroute. Ou un bras de suspension qui lâche. Les factures de réparation sont astronomiques. Et le risque est mortel.
N’abandonnez pas encore le concept de voiture à hydrogène. Des chercheurs allemands suivent le mouvement des atomes. Ils cartographient les itinéraires. L’objectif est de créer des matériaux résistants à la fragilisation. Nouveaux alliages qui repoussent l’hydrogène.
Les scientifiques expérimentent également des solutions thermiques. Chauffer constamment les atomes piégés. Gardez-les en mouvement afin qu’ils ne s’installent pas et ne créent pas de poches de pression.
Une meilleure compréhension conduit à une meilleure ingénierie. Des réservoirs de carburant embarqués qui ne se dégradent pas. Des composants qui durent.
Nous sommes sur le point de résoudre l’énigme. La science des matériaux rattrape son ambition.
L’avenir de l’automobile est-il alimenté par le gaz ?
Pourquoi revenons-nous toujours à l’hydrogène ? C’est une énergie dense. Léger. Aucune émission de carbone au pot d’échappement. Mais le stockage est difficile. Les chars sont lourds. Le métal continue de tomber en panne.
La percée ne sera pas dans le moteur. Ce sera dans la métallurgie.
Si nous parvenons à arrêter la diffusion, nous pourrons utiliser l’hydrogène à haute pression en toute sécurité. Nous pouvons construire des voitures plus légères. Des voitures qui voyagent plus loin avec un seul remplissage. Aucune borne de recharge nécessaire. Juste une pompe.
La science évolue rapidement. Les simulations deviennent plus précises. Les tests de matériaux deviennent plus précis.
Nous verrons des voitures à hydrogène. Ils ne ressembleront pas aux prototypes d’aujourd’hui. Elles ressembleront à des voitures ordinaires. Mais sous le capot, les réservoirs et les conduites seront différents. Renforcé. Résilient.
En attendant, on surveille les boulons. Nous surveillons les chars. Nous attendons que le métal coopère.
