Véhicule à pile à combustible

Un véhicule à pile à combustible (FCV) ou un véhicule électrique à pile à combustible (FCEV) est un type de véhicule électrique qui utilise une pile à combustible, au lieu d’une batterie, ou en combinaison avec une batterie ou un supercondensateur, pour alimenter son moteur électrique embarqué. Les piles à combustible des véhicules génèrent de l’électricité pour alimenter le moteur, généralement à l’aide d’oxygène de l’air et d’hydrogène comprimé. La plupart des véhicules à pile à combustible sont classés comme véhicules à zéro émission qui n’émettent que de l’eau et de la chaleur. Par rapport aux véhicules à combustion interne, les véhicules à hydrogène centralisent les polluants sur le site de production de l’hydrogène, où l’hydrogène est généralement dérivé du gaz naturel reformé. Le transport et le stockage de l’hydrogène peuvent également créer des polluants.

Les piles à combustible ont été utilisées dans divers types de véhicules, y compris les chariots élévateurs à fourche, en particulier dans les applications intérieures où leurs émissions propres sont importantes pour la qualité de l’air et dans les applications spatiales. La première voiture à pile à combustible à hydrogène produite dans le commerce, la Toyota Mirai, a été introduite en 2015, après quoi Hyundai et Honda sont entrés sur le marché. Des piles à combustible sont également développées et testées dans des camions, des autobus, des bateaux, des motos et des vélos, entre autres types de véhicules.

En 2017, l’infrastructure hydrogène était limitée, avec 36 stations-service à hydrogène pour les voitures disponibles aux États-Unis, mais d’autres stations sont prévues, notamment en Californie. Certaines stations d’alimentation en hydrogène existent déjà et de nouvelles stations sont en projet au Japon, en Europe et ailleurs. Les critiques doutent que l’hydrogène soit efficace ou rentable pour les automobiles, par rapport à d’autres technologies à zéro émission.

Description et utilité des piles à combustible dans les véhicules
Toutes les piles à combustible sont constituées de trois parties: un électrolyte, une anode et une cathode. En principe, une pile à combustible à hydrogène fonctionne comme une batterie, produisant de l’électricité et pouvant faire fonctionner un moteur électrique. Au lieu de nécessiter une recharge, toutefois, la pile à combustible peut être remplie d’hydrogène. Différents types de piles à combustible comprennent les piles à combustible à membrane électrolytique polymère (PEM), les piles à combustible à méthanol direct, les piles à combustible à acide phosphorique, les piles à carbonate en fusion, les piles à oxyde solide, les piles à méthanol reformé et les piles à combustible à régénération.

L’histoire
Le concept de pile à combustible a été démontré pour la première fois par Humphry Davy en 1801, mais l’invention de la première pile à combustible en service revient à William Grove, chimiste, avocat et physicien. Les expériences de Grove avec ce qu’il a appelé une « batterie voltaïque à gaz » ont prouvé en 1842 qu’un courant électrique pouvait être produit par une réaction électrochimique entre l’hydrogène et l’oxygène sur un catalyseur au platine. Le premier véhicule moderne à pile à combustible était un tracteur de ferme Allis-Chalmers modifié, équipé d’une pile à combustible de 15 kilowatts, vers 1959. La course à la guerre froide de la guerre froide a favorisé le développement de la technologie de la pile à combustible. Le projet Gemini a testé les piles à combustible pour fournir de l’énergie électrique lors de missions spatiales habitées. Le développement de la pile à combustible s’est poursuivi avec le programme Apollo. Les systèmes d’alimentation électrique des capsules Apollo et des modules lunaires utilisaient des piles à combustible alcalines. En 1966, General Motors développa le premier véhicule routier à pile à combustible, le Chevrolet Electrovan. Il avait une pile à combustible PEM, une autonomie de 120 miles et une vitesse maximale de 70 mph. Il n’y avait que deux sièges, car la pile à combustible et de grands réservoirs d’hydrogène et d’oxygène occupaient la partie arrière du fourgon. Un seul a été construit, le projet ayant été jugé rentable.

General Electric et d’autres ont poursuivi leurs travaux sur les piles à combustible PEM dans les années 1970. Les piles de piles à combustible étaient encore limitées principalement aux applications spatiales dans les années 1980, y compris la navette spatiale. Cependant, la fermeture du programme Apollo a envoyé de nombreux experts du secteur à des sociétés privées. Dans les années 90, les constructeurs automobiles s’intéressaient aux applications de la pile à combustible et des véhicules de démonstration étaient préparés. En 2001, la démonstration des premiers réservoirs d’hydrogène à 700 bars (10000 PSI) a permis de réduire la taille des réservoirs de carburant pouvant être utilisés dans les véhicules et d’étendre la portée.

Applications
Il existe des véhicules à pile à combustible pour tous les modes de transport. Les véhicules à piles à combustible les plus répandus sont les voitures, les autobus, les chariots élévateurs à fourche et les véhicules de manutention.

Les automobiles
Le concept car Honda FCX Clarity a été introduit en 2008 pour la location par des clients au Japon et dans le sud de la Californie et abandonné en 2015. De 2008 à 2014, Honda a loué un total de 45 unités FCX aux États-Unis. Plus de 20 autres prototypes et voitures de démonstration FCEV ont été lancés au cours de cette période, notamment les modèles GM HydroGen4 et Mercedes-Benz F-Cell.

Le véhicule à pile à combustible Hyundai ix35 FCEV est disponible à la location depuis 2014, année où 54 unités avaient été louées.

Les ventes de la Toyota Mirai aux gouvernements et aux entreprises ont commencé au Japon en décembre 2014. Les prix ont commencé à 6 700 000 ¥ (environ 57 400 USD) avant taxes et un incitatif gouvernemental de 2 000 000 ¥ (environ 19 600 USD). L’ancien président du Parlement européen, Pat Cox, estimait que Toyota perdrait initialement environ 100 000 dollars sur chaque Mirai vendu. En décembre 2017, les ventes mondiales s’élevaient à 5 300 Mirais. Les marchés les plus vendus ont été les États-Unis (2 900 unités), le Japon (2 100) et l’Europe (200).

Les livraisons au détail de la pile à combustible Honda Clarity 2017 ont débuté en Californie en décembre 2016. La pile à combustible Clarity, avec une autonomie de 589 km (366 mi), possède l’autonomie la plus élevée établie par l’EPA parmi tous les véhicules à zéro émission aux États-Unis, carburant compris. véhicules électriques à piles et à batteries. La Clarity 2017 affiche également les meilleures cotes d’économie de carburant en ville et à la consommation combinée parmi toutes les voitures à piles à combustible à hydrogène classées par l’EPA, avec une estimation combinée ville / route de 67 km / gallon d’essence (MPGe) et de 68 MPGe en conduite urbaine.

En 2017, Daimler a abandonné progressivement le développement de ses véhicules FCEV en raison de la baisse des coûts de la batterie et de la gamme croissante de véhicules électriques. La plupart des constructeurs automobiles développant des voitures à hydrogène étaient désormais centrés sur les véhicules électriques à batterie.

L’économie de carburant
Le tableau ci-dessous compare l’économie de carburant de l’EPA exprimée en miles par gallon d’essence équivalente (MPGe) pour les véhicules à pile à combustible à hydrogène évalués par l’EPA en décembre 2016 et disponibles uniquement en Californie.

Piles à combustible alimentées par un reformeur d’éthanol
En juin 2016, Nissan a annoncé son intention de développer des véhicules à pile à combustible fonctionnant à l’éthanol plutôt qu’à l’hydrogène. Nissan affirme que cette approche technique serait moins coûteuse et qu’il serait plus facile de déployer l’infrastructure de ravitaillement en carburant qu’une infrastructure à l’hydrogène. Le véhicule comprendrait un réservoir contenant un mélange d’eau et d’éthanol, qui est introduit dans un reformeur intégré qui le sépare en hydrogène et en dioxyde de carbone. L’hydrogène est ensuite introduit dans une pile à combustible à oxyde solide. Selon Nissan, le carburant liquide pourrait être un mélange d’éthanol et d’eau dans un rapport de 55:45. Nissan prévoit de commercialiser sa technologie d’ici 2020.

Les autobus
Il existe également des modèles de démonstration d’autobus et en 2011, plus de 100 bus à pile à combustible ont été déployés dans le monde. La plupart de ces bus ont été fabriqués par UTC Power, Toyota, Ballard, Hydrogenics et Proton Motor. Les autobus UTC avaient accumulé plus de 970 000 km (600 000 mi) de conduite. Les bus à pile à combustible ont une économie de carburant 30 à 41% supérieure à celle des bus diesel et des bus à gaz naturel. Des bus à piles à combustible ont été déployés à Whistler Canada, aux États-Unis à San Francisco, à Hambourg en Allemagne, à Shanghai en Chine, à Londres en Angleterre, à São Paulo au Brésil et dans plusieurs autres villes. Le projet de Whistler a été arrêté en 2015. Le Fuel Cell Bus Club est un effort de coopération mondial dans le domaine des bus à pile à combustible. Les projets notables comprennent:

12 autobus à piles à combustible ont été déployés dans les régions d’Oakland et de la baie de San Francisco en Californie.
Daimler AG, avec trente-six bus expérimentaux alimentés par des piles à combustible Ballard Power Systems, a mené à bien un essai de trois ans dans onze villes en 2007.
Une flotte de bus Thor équipés de piles à combustible UTC Power a été déployée en Californie, exploitée par SunLine Transit Agency.
Le premier prototype de bus à piles à hydrogène au Brésil a été déployé à São Paulo. Le bus était fabriqué à Caxias do Sul et l’hydrogène devait être produit à São Bernardo do Campo à partir d’eau par électrolyse. Le programme, appelé « Ônibus Brasileiro a Hidrogênio » (Autobus à hydrogène brésilien), comprenait trois bus.

Chariots élévateurs
Un chariot élévateur à pile à combustible (également appelé chariot élévateur à pile à combustible) est un chariot élévateur industriel à pile à combustible utilisé pour soulever et transporter des matériaux. La plupart des piles à combustible utilisées dans les chariots élévateurs à fourche sont alimentées par des piles à combustible PEM.

En 2013, plus de 4 000 chariots élévateurs à piles à combustible étaient utilisés aux États-Unis pour la manutention des matériaux, dont 500 seulement ont reçu un financement du DOE (2012). Les parcs de piles à combustible sont exploités par un grand nombre de sociétés, notamment Sysco Foods, FedEx Freight, GENCO (chez Wegmans, Coca-Cola, Kimberly Clark et Whole Foods) et HEB Grocers. L’Europe a présenté 30 chariots à piles à combustible avec Hylift et l’a étendu à 200 unités avec HyLIFT-EUROPE, avec d’autres projets en France et en Autriche. Pike Research a déclaré en 2011 que les chariots élévateurs à piles à combustible seraient le principal moteur de la demande en hydrogène d’ici 2020.

Les chariots élévateurs à piles à combustible PEM offrent des avantages considérables par rapport aux chariots élévateurs à pétrole, car ils ne produisent pas d’émissions locales. Les chariots élévateurs à pile à combustible peuvent fonctionner pendant 8 heures avec un seul réservoir d’hydrogène, peuvent être ravitaillés en 3 minutes et ont une durée de vie de 8 à 10 ans. Les chariots élévateurs à piles à combustible sont souvent utilisés dans les entrepôts frigorifiques car leurs performances ne sont pas dégradées par les basses températures. Dans la conception, les unités FC sont souvent fabriquées comme des remplaçants sans rendez-vous.

Motos et vélos
En 2005, la société britannique Intelligent Energy a produit la première moto fonctionnant à l’hydrogène, appelée ENV (Emission Neutral Vehicle). La moto contient suffisamment de carburant pour parcourir quatre heures et parcourir 160 km en zone urbaine à une vitesse maximale de 80 km / h. En 2004, Honda a mis au point une moto à pile à combustible utilisant le Honda FC Stack. Il existe d’autres exemples de vélos et de vélos équipés d’un moteur à pile à hydrogène. La Suzuki Burgman a reçu l’homologation « type de véhicule complet » dans l’UE. La société taïwanaise APFCT a effectué un test de rue en direct sur 80 scooters à pile à combustible pour le Bureau de l’énergie de Taiwan à l’aide du système de ravitaillement en carburant de la société italienne Acta SpA.

Avions
Des chercheurs de Boeing et des partenaires de l’industrie répartis dans toute l’Europe ont effectué des tests en vol expérimentaux en février 2008 sur un avion piloté uniquement par une pile à combustible et des batteries légères. L’avion de démonstration de piles à combustible, comme on l’appelait, utilisait un système hybride pile à combustible / batterie lithium-ion PEM (Proton Exchange Membrane) pour alimenter un moteur électrique couplé à une hélice classique. En 2003, le premier avion à propulsion mondiale à être propulsé entièrement par une pile à combustible a été piloté. La pile à combustible était un empilement FlatStack unique en son genre qui permettait à la pile à combustible de s’intégrer aux surfaces aérodynamiques de l’avion.

Il y a eu plusieurs véhicules aériens sans pilote (UAV) à piles à combustible. Un drone à pile à combustible Horizon a établi le flux de distance record pour un petit drone en 2007. L’armée s’intéresse particulièrement à cette application en raison du faible bruit, de la faible signature thermique et de sa capacité à atteindre une altitude élevée. En 2009, Ion Tiger du Laboratoire de recherches navales (LNR) a utilisé une pile à combustible à hydrogène et a volé pendant 23 heures et 17 minutes. Boeing termine des tests sur le Phantom Eye, une HALE à haute altitude destinée à la recherche et à la surveillance à 20 000 m (65 000 ft) de vol pendant quatre jours maximum. Les piles à combustible servent également à alimenter les aéronefs en énergie auxiliaire, remplaçant ainsi les générateurs à combustible fossile qui servaient auparavant à démarrer les moteurs et à alimenter les besoins en électricité. Les piles à combustible peuvent aider les avions à réduire les émissions de CO2 et d’autres polluants, ainsi que le bruit.

Bateaux
Le premier bateau à piles à combustible HYDRA au monde utilisait un système AFC avec une puissance nette de 6,5 kW. Pour chaque litre de carburant consommé, le moteur hors-bord moyen produit 140 fois moins d’hydrocarbures que la voiture moderne moyenne. Les moteurs à pile à combustible ont un rendement énergétique plus élevé que les moteurs à combustion et offrent donc une meilleure autonomie et des émissions considérablement réduites. L’Islande s’est engagée à convertir sa vaste flotte de pêche à l’utilisation de piles à combustible afin de fournir une énergie auxiliaire d’ici à 2015 et, éventuellement, d’alimenter ses bateaux en énergie primaire. Amsterdam a récemment présenté son premier bateau à piles à combustible qui permet aux personnes de traverser les célèbres et magnifiques canaux de la ville.

Sous-marins
La première application submersible de piles à combustible est le sous-marin allemand Type 212. Chaque type 212 contient neuf piles à combustible PEM, réparties sur tout le navire, fournissant entre 30 et 50 kW d’énergie électrique chacune. Cela permet au Type 212 de rester immergé plus longtemps et les rend plus difficiles à détecter. Les sous-marins à piles à combustible sont également plus faciles à concevoir, à fabriquer et à entretenir que les sous-marins à propulsion nucléaire.

Les trains
En mars 2015, China South Rail Corporation (CSR) a présenté le premier tramway au monde alimenté par une pile à combustible à l’hydrogène dans une usine de montage à Qingdao. Liang Jianying, ingénieur en chef de CSR Sifang Co Ltd., filiale de RSE, a déclaré que la société étudie actuellement les moyens de réduire les coûts de fonctionnement du tramway. Un total de 83 miles de pistes pour le nouveau véhicule a été construit dans sept villes chinoises. La Chine prévoit de dépenser 200 milliards de yuans (32 milliards de dollars) au cours des cinq prochaines années pour augmenter les voies de tramway à plus de 1 200 miles.

En 2016, Alstom a lancé le Coradia iLint, un train régional alimenté par des piles à combustible à l’hydrogène, qui sera la première rame de production au monde à propulsion à l’hydrogène. La Coradia iLint pourra atteindre 140 km / h et parcourir entre 600 et 800 km avec un réservoir plein d’hydrogène. La première Coradia iLint devrait entrer en service en décembre 2017 sur la ligne Buxtehude-Bremervörde-Bremerhaven-Cuxhaven en Basse-Saxe, en Allemagne.

Infrastructure à l’hydrogène
Eberle et Rittmar von Helmolt ont déclaré en 2010 que des défis subsistaient avant que les voitures à pile à combustible puissent devenir concurrentielles par rapport à d’autres technologies et citaient le manque d’infrastructures étendues pour l’hydrogène aux États-Unis: en juillet 2017, il y avait 36 ​​stations de ravitaillement en hydrogène accessibles au public aux États-Unis. , Dont 32 étaient situés en Californie. En 2013, le gouverneur Jerry Brown a signé AB 8, un projet de loi visant à financer 20 millions de dollars par an pendant 10 ans pour la construction de 100 stations. En 2014, la California Energy Commission a financé 46,6 millions de dollars pour la construction de 28 centrales.

Le Japon a installé son premier poste de ravitaillement en hydrogène en 2014. En mars 2016, le Japon comptait 80 postes de ravitaillement en hydrogène. Le gouvernement japonais souhaite doubler ce nombre à 160 d’ici 2020. En mai 2017, il y avait 91 postes de ravitaillement en hydrogène au Japon. L’Allemagne comptait 18 stations-service publiques à hydrogène en juillet 2015. Le gouvernement allemand espérait augmenter ce nombre à 50 d’ici fin 2016, mais seules 30 stations étaient ouvertes en juin 2017.

Codes et standards
Le véhicule à pile à combustible est une classification dans les codes et normes FC de l’hydrogène et les codes et normes de la pile à combustible. Les autres normes principales sont les applications de pile à combustible fixes et les applications de pile à combustible portables.

Programmes américains
En 2003, le président des États-Unis, George Bush, a proposé l’initiative Hydrogen Fuel Initiative (HFI). Le HFI visait à développer davantage les piles à hydrogène et les technologies d’infrastructure afin d’accélérer l’introduction commerciale de véhicules à piles à combustible. En 2008, les États-Unis avaient versé 1 milliard de dollars à ce projet. En 2009, Steven Chu, alors secrétaire américain à l’Énergie, affirmait que les véhicules à hydrogène « ne seront pas pratiques dans les 10 à 20 prochaines années ». En 2012, toutefois, M. Chu a déclaré qu’il considérait que les voitures à pile à combustible étaient plus rentables, car les prix du gaz naturel avaient chuté et les technologies de reformage de l’hydrogène s’étaient améliorées. En juin 2013, la California Energy Commission a octroyé 18,7 M $ pour des stations-service à l’hydrogène. En 2013, le gouverneur Brown a signé AB 8, un projet de loi visant à financer 20 millions de dollars par an pendant 10 ans pour 100 stations. En 2013, le Département de l’énergie des États-Unis a annoncé qu’il prévoyait jusqu’à 4 millions de dollars pour « poursuivre le développement de systèmes de stockage avancés d’hydrogène ». Le 13 mai 2013, le département de l’énergie a lancé H2USA, qui se concentre sur l’avancement de l’infrastructure de l’hydrogène aux États-Unis.

Coût
En 2010, les progrès de la technologie des piles à combustible avaient permis de réduire la taille, le poids et le coût des véhicules électriques à piles à combustible. En 2010, le Department of Energy (DOE) des États-Unis a estimé que le coût des piles à combustible pour automobiles avait diminué de 80% depuis 2002 et que ces piles à combustible pourraient potentiellement être fabriquées à 51 $ / kW, en supposant des économies de coûts de fabrication élevés. Des véhicules électriques à pile à combustible ont été produits avec «une autonomie de plus de 250 km». Ils peuvent être ravitaillés en moins de 5 minutes. Les bus à pile à combustible déployés ont une économie de carburant de 40% supérieure à celle des bus à moteur diesel. Le programme de technologies de pile à combustible de EERE affirme que, dès 2011, les piles à combustible atteignaient une efficacité de 42 à 53% du rendement des véhicules électriques à pile à combustible et une durabilité de plus de 75 000 km avec une dégradation de la tension inférieure à 10%, soit le double de celle de 2006. En 2012, Lux Research, Inc. a publié un rapport concluant que « le coût en capital … limitera l’adoption à seulement 5,9 GW » d’ici 2030, offrant « un obstacle presque insurmontable à l’adoption, sauf dans des applications de niche ». L’analyse de Lux a conclu que, d’ici 2030, les applications de piles à combustible stationnaires PEM atteindront 1 milliard de dollars, tandis que le marché des véhicules, y compris les chariots élévateurs à piles à combustible, atteindra un total de 2 milliards de dollars.

Impact environnemental
L’impact environnemental des véhicules à pile à combustible dépend de l’énergie primaire avec laquelle l’hydrogène a été produit. Les véhicules à pile à combustible ne sont pas nocifs pour l’environnement lorsque l’hydrogène a été produit à partir d’énergie renouvelable. Si tel est le cas, les voitures à pile à combustible sont plus propres et plus efficaces que les voitures à carburant fossile. Cependant, ils ne sont pas aussi efficaces que les véhicules électriques à batterie, qui consomment beaucoup moins d’énergie. Généralement, une voiture à pile à combustible consomme 2,4 fois plus d’énergie qu’une voiture électrique à batterie, car l’électrolyse et le stockage de l’hydrogène sont beaucoup moins efficaces que l’utilisation de l’électricité pour charger directement une batterie.

En 2009, les véhicules à moteur utilisaient la plus grande partie du pétrole consommé aux États-Unis et produisaient plus de 60% des émissions de monoxyde de carbone et environ 20% des émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis. Cependant, la production d’hydrogène pour l’hydro-craquage utilisé par le chef de la production d’essence parmi ses utilisations industrielles, il est responsable d’environ 10% des émissions de gaz à effet de serre du parc. En revanche, un véhicule fonctionnant à l’hydrogène pur émet peu de polluants, principalement de l’eau et de la chaleur, bien que la production d’hydrogène produise des polluants si l’hydrogène utilisé dans la pile à combustible ne produit que de l’énergie renouvelable.

Dans une analyse Well-to-Wheels de 2005, le DOE a estimé que les véhicules électriques à pile à combustible utilisant de l’hydrogène produit à partir de gaz naturel entraîneraient des émissions d’environ 55% du CO2 par kilomètre des véhicules à moteur à combustion interne et émettraient environ 25% de moins que véhicules hybrides. En 2006, Ulf Bossel a déclaré que la grande quantité d’énergie nécessaire pour isoler l’hydrogène de composés naturels (eau, gaz naturel, biomasse), conditionner le gaz léger par compression ou liquéfaction, transférer le vecteur d’énergie à l’utilisateur, ainsi que l’énergie perdue lors de la conversion. il est converti en électricité utile avec des piles à combustible, il en laisse environ 25% pour une utilisation pratique. « Richard Gilbert, co-auteur de Transport Révolutions: déplacer les gens et le fret sans pétrole (2010), fait de même, commente que la production d’hydrogène gazeux finit par en utiliser L’énergie est ensuite absorbée par la reconversion de l’hydrogène en électricité dans les piles à combustible. «  » Cela signifie que seul un quart de l’énergie initialement disponible parvient au moteur électrique « … De telles pertes de conversion ne sont pas nécessaires » Par exemple, recharger un véhicule électrique (VE) comme une Nissan Leaf ou une Chevrolet Volt par une prise murale « . Un rapport 2010 sur l’analyse des véhicules à pile à combustible à hydrogène publié par Argonne National Laborato ry déclare que les filières H2 renouvelables offrent des avantages beaucoup plus importants en matière de gaz à effet de serre. Ce résultat a récemment été confirmé. En 2010, une publication Well-to-Wheels du DOE aux États-Unis supposait que l’efficacité de la compression de l’hydrogène en une seule étape à 6,150 psi (43,1 MPa) à la station de ravitaillement en carburant était de 94%. Une étude publiée en 2016 dans le numéro de novembre de la revue Energy, réalisée par des scientifiques de l’Université de Stanford et de l’Université technique de Munich, a conclu que, même en supposant une production locale d’hydrogène, « investir dans des véhicules à batterie entièrement électrique est un choix plus économique pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, principalement en raison de leur coût inférieur et de leur efficacité énergétique nettement supérieure.  »

Critique
En 2008, le professeur Jeremy P. Meyers, dans la revue Electrochemical Society, a écrit: « Bien que les piles à combustible soient efficaces par rapport aux moteurs à combustion, elles ne sont pas aussi efficaces que les batteries, principalement à cause de l’inefficacité de la réaction de réduction de l’oxygène. … Ils sont parfaitement adaptés aux opérations déconnectées du réseau ou lorsque le carburant peut être alimenté en continu. Pour les applications nécessitant des démarrages fréquents et relativement rapides … où zéro émission est une exigence, comme dans les espaces fermés tels que les entrepôts. dans les cas où l’hydrogène est considéré comme un réactif acceptable, une [pile à combustible PEM] devient un choix de plus en plus attrayant [si l’échange de piles est gênant] « . Le coût pratique des piles à combustible pour les voitures restera toutefois élevé jusqu’à ce que les volumes de production intègrent des économies d’échelle et une chaîne d’approvisionnement bien développée. Jusque-là, les coûts sont environ un ordre de grandeur supérieurs aux objectifs du DOE.

Toujours en 2008, Wired News a rapporté que « des experts affirment qu’il faudra 40 ans ou plus avant que l’hydrogène ait un impact significatif sur la consommation d’essence ou le réchauffement de la planète, et nous ne pouvons pas nous permettre d’attendre aussi longtemps. Entre-temps, les piles à combustible se détournent ressources de solutions plus immédiates « . En 2008, le magazine The Economist citait l’auteur de Energy Victory, Robert Zubrin: « L’hydrogène est » à peu près le pire carburant possible pour les véhicules «  ». Le magazine a noté que la majeure partie de l’hydrogène est produite par reformage à la vapeur, ce qui crée au moins autant d’émissions de carbone par mile que certaines des voitures à essence actuelles. D’un autre côté, si l’hydrogène pouvait être produit à l’aide d’énergies renouvelables, « il serait sûrement plus simple d’utiliser cette énergie pour recharger les batteries de véhicules tout électriques ou hybrides rechargeables ». Le Los Angeles Times a écrit en 2009: « De toute façon, l’hydrogène est une mauvaise façon de déplacer des voitures. » Le Washington Post a demandé en novembre 2009: « Pourquoi voulez-vous stocker de l’énergie sous forme d’hydrogène puis l’utiliser pour produire de l’électricité pour un moteur, alors que de l’énergie électrique attend déjà d’être aspirée par des prises dans toute l’Amérique et stockée dans des batteries automatiques …?  »

Le Motley Fool a déclaré en 2013 qu ‘ »il existe encore des obstacles d’un coût prohibitif [pour les voitures à hydrogène] en matière de transport, de stockage et, plus important encore, de production. » Rudolf Krebs, de Volkswagen, a déclaré en 2013 que « quelle que soit l’excellence de la fabrication des voitures, les lois de la physique nuisent à leur efficacité globale. Le moyen le plus efficace de convertir l’énergie en mobilité est l’électricité ». Il a expliqué: « La mobilité de l’hydrogène n’a de sens que si vous utilisez de l’énergie verte », mais … vous devez d’abord la convertir en hydrogène « à faible rendement », où « vous perdez environ 40% de l’énergie initiale ». Vous devez ensuite comprimer l’hydrogène et le stocker sous haute pression dans des réservoirs, qui consomment plus d’énergie. « Et vous devez ensuite reconvertir l’hydrogène en électricité dans une pile à combustible avec une autre perte d’efficacité ». Krebs a poursuivi: « En fin de compte, avec votre 100% d’origine d’énergie électrique, vous obtenez 30 à 40%. »

En 2014, Julian Cox, futuriste du secteur de l’automobile électrique et de l’énergie, a publié une analyse utilisant les données NREL et EPA du gouvernement américain qui réfutent les hypothèses largement répandues concernant les avantages supposés en matière d’émissions résultant de l’utilisation de l’hydrogène dans les transports. Cox a calculé les émissions produites par kilomètre parcouru en cycle combiné de l’EPA, de bout en bout, par des véhicules à pile à combustible à hydrogène et des chiffres agrégés provenant des sujets du test inclus dans l’étude à long terme NREL FCV du DOE des États-Unis. Le rapport présentait des données officielles qui réfutent fermement les affirmations des spécialistes du marketing concernant les avantages inhérents aux piles à combustible à hydrogène par rapport aux transmissions d’hybrides à essence conventionnelle équivalentes et même aux voitures à petit moteur ordinaires présentant des performances équivalentes en raison de l’intensité des émissions de production d’hydrogène à partir de gaz naturel. . Le rapport a ensuite démontré l’inévitabilité économique de la poursuite de l’utilisation du méthane dans la production d’hydrogène en raison de l’effet coûtant de la décélération des piles à combustible à hydrogène sur le kilométrage renouvelable dû aux pertes de conversion d’électricité produite à partir et à partir de l’hydrogène par rapport à une utilisation directe de l’électricité ordinaire. véhicule électrique. L’analyse contredit les affirmations de marketing des fabricants de véhicules impliqués dans la promotion des piles à combustible à l’hydrogène et dont les affirmations sont fréquemment reflétées dans les déclarations de politique générale. L’analyse a prouvé que la politique publique relative aux piles à combustible à hydrogène avait été induite en erreur par de fausses équivalences avec des véhicules à essence très grands, très anciens ou très puissants, qui ne reflétaient pas avec précision les choix de technologies de réduction des émissions facilement disponibles parmi des technologies à faible coût et préexistantes. nouveaux choix de véhicules disponibles pour les consommateurs, ainsi que pour le contribuable qui a financé une infrastructure d’hydrogène superflue sur la base de données factuelles erronées pour des raisons scientifiques. Au contraire, les chiffres officiels du US DOE peuvent prouver que les allégations de marketing et donc de politique publique concernant l’hydrogène sont très trompeuses. Cox a écrit en 2014 que la production d’hydrogène à partir de méthane « consomme beaucoup plus de carbone par unité d’énergie que le charbon. Le fait de confondre l’hydrogène fossile issu de la fracturation hydraulique des schistes pour une voie énergétique respectueuse de l’environnement menace d’encourager les politiques énergétiques qui dilueront et entraveront potentiellement les efforts mondiaux lutter contre le changement climatique en raison du risque de détournement des investissements et de la focalisation sur des technologies de véhicules compatibles avec les énergies renouvelables sur le plan économique.  » Le Business Insider a commenté en 2013:

L’hydrogène pur peut être produit industriellement, mais cela prend de l’énergie. Si cette énergie ne provient pas de sources renouvelables, les voitures à pile à combustible ne sont pas aussi propres qu’elles le paraissent. … Un autre défi est le manque d’infrastructure. Les stations-service doivent investir dans la capacité de faire le plein de réservoirs d’hydrogène avant que les FCEV ne deviennent pratiques, et il est peu probable que beaucoup le fassent tant qu’il y a si peu de clients sur les routes aujourd’hui. … Le coût élevé de la technologie est un facteur aggravant. Les piles à combustible sont « toujours très, très chères ».

En 2014, Joseph Romm, blogueur sur le climat et ancien responsable du Département de l’énergie, a consacré trois articles à la critique des véhicules à hydrogène. Il a déclaré que les FCV n’avaient toujours pas résolu les problèmes suivants: coût élevé des véhicules, coût élevé de l’alimentation en carburant et manque d’infrastructures de distribution de carburant. « Il faudrait plusieurs miracles pour surmonter tous ces problèmes simultanément dans les décennies à venir. » De plus, il a déclaré que « les FCV ne sont pas écologiques » en raison de la fuite de méthane lors de l’extraction de gaz naturel et lorsque de l’hydrogène est produit à 95% selon le procédé de reformage à la vapeur. Il a conclu que les énergies renouvelables ne peuvent pas être utilisées économiquement pour produire de l’hydrogène pour une flotte de FCV « ni maintenant ni dans l’avenir ». L’analyste de GreenTech Media est parvenu à des conclusions similaires en 2014. En 2015, Clean Technica a énuméré certains des inconvénients des véhicules à pile à combustible à l’hydrogène, à l’instar de Car Throttle. Un autre auteur de Clean Technica a conclu: « Bien que l’hydrogène puisse jouer un rôle dans le monde du stockage de l’énergie (en particulier le stockage saisonnier), il semble être une impasse en ce qui concerne les véhicules grand public ».

Une analyse publiée en 2017 dans Green Car Reports a révélé que les meilleurs véhicules à piles à combustible à l’hydrogène consomment « plus de trois fois plus d’électricité par kilomètre qu’un véhicule électrique … génèrent plus d’émissions de gaz à effet de serre que les autres technologies du groupe motopropulseur … [et ont] coûts de carburant très élevés … Compte tenu de tous les obstacles et de toutes les exigences liés aux nouvelles infrastructures (dont le coût est estimé à 400 milliards de dollars), les véhicules à pile à combustible semblent constituer au mieux une technologie de niche ayant peu d’incidence sur la consommation de pétrole aux États-Unis. En 2017, Michael Barnard, écrivant dans Forbes, a énuméré les inconvénients persistants des voitures à piles à hydrogène et conclu qu ‘ »vers 2008, il était devenu évident que l’hydrogène était et serait inférieur à la technologie des batteries en tant que stockage d’énergie pour les véhicules. y 2025, les derniers détenteurs devraient probablement abandonner leurs rêves de pile à combustible.