La curieuse histoire de l'hydrogène comme carburant automobile : une histoire qui a commencé à s'écrire en... 1806 !

La pile à hydrogène se dirige lentement mais inexorablement vers nos routes. Beaucoup y voient la dernière innovation définitive en matière de transport propre. Ce que beaucoup ne savent pas, c'est que son histoire remonte à plus de 200 ans.

Il est vrai que la pile à combustible et son perfectionnement, telle que nous la connaissons aujourd'hui, s'accumulent à peine depuis une poignée d'années. Cependant, l'idée d'utiliser l'hydrogène comme carburant de transport est plus ancienne qu'il n'y paraît.

En effet, bien que non appliquée massivement dans l'industrie automobile, l'histoire des transports nous a laissé des exemples emblématiques de moyens dont la raison d'être était l'utilisation de l'élément le plus abondant de l'Univers. Dans la mémoire historique on retrouve les dirigeables ou  zeppelins ; ou des véhicules spatiaux. Mais quand l'étincelle d'hydrogène s'est-elle allumée ?

Sa découverte en 1766 par Henry Cavendish

Il est curieux que la découverte de l'élément chimique le plus commun et le plus crucial pour la vie sur la planète ou pour expliquer la lumière provenant des étoiles soit retardée jusqu'à l'aube de l'ère industrielle.

Son identification est attribuée au physicien et chimiste britannique Henry Cavendish en 1766, à la suite de ses recherches pour déterminer la composition de l'eau. Cavendish a pu vérifier avec succès comment l'hydrogène possédait les propriétés d'une substance inflammable ou phlogistique.

Avant cela, l'hydrogène avait été isolé avec succès par divers scientifiques tels que Paracelse ou Robert Boyle. Cependant, ils ignoraient que le gaz inflammable dans leurs expériences était lui-même un élément chimique.

À peine deux décennies après les recherches de Cavendish, Antoine Lavoisier et Pierre-Simon Laplace ont nommé l'élément tel que nous le connaissons aujourd'hui : l'hydrogène, qui en grec équivaut à « générateur d'eau », c'est-à-dire ce qu'il produit lorsqu'il est brûlé.

L'échec du premier moteur à hydrogène : 1806

Fait intéressant, la première tentative d'application d'un moteur à combustion interne à une voiture impliquait de l'hydrogène. L'ingéniosité est attribuée au Français François Isaac de Rivaz.

Il l'exécuta en des temps plus que tumultueux entre 1806 et 1807, après sa retraite de l'armée. Son premier moteur à allumage commandé était alimenté par un mélange d'oxygène et d'hydrogène . C'était un échec qui a fini par être abandonné l'année suivante. Cependant, la trace d'hydrogène était inscrite.

Hippomobile, premier véhicule à hydrogène : 1863

Il a fallu attendre près d'un siècle pour qu'un Belge, Etienne Lenoir, ait le succès technique (pas tellement commercial) en créant un véhicule terrestre avec un moteur à hydrogène.

C'était en 1963. Deux ans plus tôt, Lenoir avait testé son moteur sur un bateau. Le Belge baptisa sa voiture Hippomobile. Le mouvement était promu par un moteur monocylindre qui brûlait de l'hydrogène généré par électrolyse. Après l'avoir présenté au monde, l'inventeur a tenté d'améliorer les performances et l'efficacité du premier bloc, en l'adaptant au modèle à quatre temps proposé par son associé Alfonse Beau de Rochas.

Bien qu'il n'ait pas continué, Lenoir a jeté les bases du décollage commercial imminent de la voiture. Lui-même a vendu entre 350 et 400 unités de son Hippomobile. Il était sans aucun doute en avance sur son temps.

La première pile à hydrogène : 1842

Mais ne nous précipitons pas. Remontons dans l'histoire quelques décennies. La voiture à hydrogène, à l'heure actuelle, ne repose pas sur un système équivalent à celui de la combustion, comme Lenoir l'a essayé avec son Hippomobile.

Sa raison d'être est la pile ou pile à combustible. Cela permet au flux de carburant et d'oxydant de produire suffisamment d'énergie électrique pour alimenter un moteur électrique.

Eh bien, la première pile à combustible utilisant de l'hydrogène remonte à 1842, l'année où le physicien gallois William Grove proposa le miracle de produire de l'électricité à partir de l'eau. Bien que son invention n'ait eu aucune voie, au siècle suivant l'ingénieur britannique Francis T. Bacon reprend les travaux de Grove pour créer la première pile à combustible du 20ème siècle.

La pile à combustible à hydrogène de Bacon n'était pas quelque chose de spontané, mais le fruit de près de deux décennies de travail qui a commencé en 1939, avec une pile de 5 kW.

L'hydrogène pour traverser le ciel

Les ingénieurs de la NASA ont profité des résultats des piles à hydrogène de Bacon pour les appliquer, à partir des années 1960, aux fusées à hydrogène.

Avant cela, et pendant près de 80 ans, l'hydrogène avait aidé à la conquête du ciel grâce aux dirigeables. La raison était différente : la légèreté de l'hydrogène à l'état gazeux.

Cependant, les propriétés inflammables de l'hydrogène ont également contribué à son extinction commerciale, en particulier après la catastrophe de Hindenburg en 1937.

La planète a vécu une époque où le moteur à combustion a montré sa véritable hégémonie. Même ainsi, les résultats de Francis T. Bacon avec la pile à combustible à hydrogène ont convaincu de nombreux agents de l'industrie que d'autres types de mécanique étaient non seulement possibles, mais également viables.

La tendance à proposer des concepts fonctionnant à l'hydrogène s'est accentuée après la crise des années 1970, au cours de laquelle l'environnement a commencé à apparaître comme une préoccupation croissante.

L'éveil moderne de l'hydrogène

Toyota s'est lancé dans la course à l'hydrogène dans les années 90. Bien qu'il n'en soit pas le premier constructeur, il s'est avéré au fil des années être l'un des constructeurs qui a vendu le moins de fumée et a fait le plus confiance aux innovations liées à l'hydrogène.

Elle a commencé à travailler sur sa propre pile à combustible (FVC) en 1992. En tant que must-have associé, elle s'est également concentrée sur le développement de réservoirs à hydrogène. Et c'est que, les responsables du projet du constructeur japonais savaient que la viabilité de la batterie dépend en grande partie de la capacité à stocker de l'hydrogène à des pressions élevées et avec des garanties de sécurité suffisantes.

Toyota a combiné ses avancées dans le domaine des moteurs hybrides électriques avec la pile à combustible, combinant les deux technologies. Quatre ans plus tard, en 1996, le premier de plusieurs prototypes est arrivé. Le Toyota FCEV-1 a intégré la première pile à combustible de Toyota dans un Toyota RAV4 de première génération.

À peu près à la même époque, Toyota a lancé une famille de concepts Highlander à hydrogène sous le nom de FCHV. Ceux-ci développaient une puissance quatre fois supérieure à celle de son prédécesseur, avec 90 kW. L'autonomie dépassait à peine les 200 kilomètres réels.

Le champ de bataille technique s'est concentré sur l'augmentation de la pression des réservoirs d'hydrogène jusqu'à 700 bars. Ce cap pour la voiture à hydrogène a été franchi par Toyota en 2008, avec la Toyota FCHV-adv. Le modèle atteint 830 kilomètres d'autonomie , mais selon les critères du cycle d'homologation japonais de l'époque.

Toyota Mirai : le début du futur

Au début de la dernière décennie, Toyota a décidé de prendre un virage décisif pour accélérer l'arrivée effective de la voiture à pile à hydrogène. Ainsi, il a abandonné (pour le moment) l'idée de monter sa technologie dans un SUV. Ce n'était pas quelque chose de nouveau, puisque le constructeur l'avait testé au début du millénaire dans ses prototypes Fine-T.

Ainsi, il s'est concentré sur la mise en place du cœur de la batterie, la réduction des coûts de production et le lancement de la course à l'obtention d'un prix consommateur.

Ce fut la genèse de la Toyota Mirai, qui est arrivée sur le marché en 2014. Le constructeur a pris le parti d'effacer les noms de famille et les initiales de la batterie de l'esprit des conducteurs.

Depuis, le constructeur japonais consacre une grande partie de sa feuille de route à l'amélioration des performances de l'hydrogène et à l'aide au déploiement des infrastructures nécessaires et pérennes requises par les usines d'hydrogène. Sans eux, ce type de mobilité n'a pas de sens.

Actuellement, la deuxième génération de la Toyota Mirai regarde avec confiance ses prédécesseurs, grâce à une motorisation qui atteint 182 CV (134 kW) et 300 Nm de couple, un prix de départ qui ne dépasse pas 70 000 euros et un réservoir de 5,6 kg répartis en trois dépôts qui l'aident à approuver (en WLTP) 650 kilomètres.

Le travail de Toyota est concentré et condensé dans cette Mirai. Ce n'est pas un modèle né d'un faux engagement environnemental, mais un lien avec les modèles du futur, qui montre qu'il y a une vie commerciale pour l'hydrogène 216 ans après le premier moteur.