Comprendre le fonctionnement des voitures à pile à combustible est une information essentielle si vous envisagez de conduire prochainement l'une de ces voitures. La principale source d'énergie de ces voitures est une pile à hydrogène qui repose sur une réaction électrochimique pour générer de l'électricité et alimenter la voiture. Ces voitures n'émettent aucun gaz nocif et le seul sous-produit est de l'eau chaude ou de l'air chaud.
Les véhicules à pile à combustible, ou ce qu'on appelle le FCEV, sont un exemple de véhicules populaires qui ne produisent aucun gaz nocif dans l'atmosphère. L'idée derrière ces véhicules est de produire de l'énergie et de faire fonctionner le véhicule sans avoir besoin du système de combustion utilisant de l'essence ou du diesel.
Cet article vous fournit tout ce que vous devez savoir sur « comment fonctionnent les voitures à pile à combustible ? » Plus précisément, il met en évidence l'idée derrière les piles à combustible et la façon dont elles ont été incorporées dans les véhicules pour obtenir l'énergie nécessaire en un rien de temps sans créer de sous-produits nocifs. Il met également en évidence les principaux avantages et inconvénients des voitures à pile à combustible.
Qu'est-ce qu'une voiture à pile à combustible ?
Les voitures à pile à combustible sont une alternative écologique aux véhicules conventionnels. Ces voitures utilisent l'hydrogène comme principale source d'énergie au lieu du système de combustion à essence conventionnel.
L'un des plus grands avantages de la conduite d'une voiture à pile à combustible est que vous n'avez pas à vous soucier de l'émission de gaz nocifs, car la seule chose qui sort du tuyau d'échappement est de l'air chaud ou de la vapeur d'eau.
Actuellement, les entreprises n'en sont qu'aux premiers stades de la conception et de la distribution de véhicules à pile à combustible. C'est pourquoi vous ne les connaissez peut-être pas autant que les véhicules électriques à batterie ou VEB populaires.
De nombreuses agences gouvernementales travaillent très dur pour encourager la production de voitures à pile à combustible abordables qui peuvent être entre les mains de n'importe quel résident. Par exemple, le département américain de l'Énergie travaille sur des recherches intensives pour produire ces voitures abordables.
En conduisant une voiture à pile à combustible, vous bénéficierez non seulement de l'environnement, mais vous économiserez également beaucoup sur les impôts. Étant donné que les voitures à pile à combustible fonctionnent à l'hydrogène, qui est considéré comme l'un des carburants alternatifs selon la loi sur la politique énergétique de 1992, tout client qui conduit ces véhicules est éligible à de nombreux crédits d'impôt.
Comment une pile à combustible produit-elle de l'énergie ?
Les véhicules à pile à combustible reposent sur une pile à combustible spéciale qui produit de l'électricité à l'aide de réactions chimiques entre l'oxygène et l'hydratation. La bonne chose à propos de ces cellules est que leurs actions se produisent à l'intérieur du véhicule et qu'il n'est pas nécessaire de recharger la voiture à l'aide de prises externes. Ainsi, votre voiture à pile à combustible rechargera en continu l'énergie par elle-même sans avoir besoin d'aucune source d'électricité externe.
Le carburant se compose donc de trois composants principaux :
Lors de la réaction électrochimique, la pile à combustible laisse passer l'hydrogène à travers l'anode tout en divisant les électrons et les protons. À l'extrémité cathodique, les électrons, les protons et l'oxygène se sont combinés pour former de l'eau. Après cette réaction chimique, le seul sous-produit est que l'eau chaude n'avait pas de gaz nocifs.
Étant donné que la pile à combustible ne comporte aucune pièce mobile et ne dépend pas de l'énergie mécanique, vous n'entendrez aucun bruit dans les voitures à pile à combustible. De plus, ils généraient de la chaleur pour quatre autres fonctions du véhicule, comme les systèmes de chauffage et de refroidissement.
Comment fonctionnent les voitures à pile à combustible ?
Vous avez maintenant une bonne compréhension de la façon dont l'électricité est générée dans la pile à combustible. Une fois cette électricité générée, l'étape suivante consiste à faire passer l'électricité de la pile à combustible à un moteur électrique, qui fournit ensuite de l'énergie pour déplacer les roues.
Dans la plupart des piles à combustible, un bloc-batterie séparé stocke tout excès d'électricité provenant de la pile à combustible ou de toute électricité générée lors du freinage. La même batterie est également disponible dans de meilleurs véhicules électriques.
Lorsque vous conduisez une pile à combustible, l'électricité est acheminée de la pile à combustible ou de la batterie au moteur à l'aide d'une simple transmission. Dans ces véhicules, vous ne verrez qu'un contrôleur spécifique qui surveille le comportement du courant électrique à travers tous les composants. Ce contrôleur est chargé de maintenir le bon couple, la bonne vitesse, etc., lors de la conduite de ce véhicule.
Étant donné que la pile à combustible produit beaucoup de chaleur, un système de refroidissement spécifique est chargé de maintenir la température de fonctionnement de l'électronique de puissance, du moteur électrique et de la pile à combustible pour éviter tout dommage dû à un excès de chaleur.
Lorsque vous tombez en panne d'électricité, certains réservoirs sous pression stockent du carburant hydrogène. Cependant, ravitailler le véhicule en hydrogène n'est pas aussi simple que de ravitailler la voiture en oxygène. C'est parce que le remplissage de carburant n'a pas l'air aussi simple que la buse que vous verrez dans un système à essence. Au lieu de cela, il est plus compliqué et nécessite certaines compétences. Ainsi, cela pourrait être un gros inconvénient du ravitaillement en hydrogène car cela prend beaucoup de temps par rapport au ravitaillement en carburant ou aux véhicules à essence.
Quels sont les avantages des véhicules utilisant des piles à combustible ?
Les voitures à pile à combustible sont considérées comme l'une des voitures les plus respectueuses de l'environnement qui ne produisent aucun gaz nocif. Bien que ce ne soit pas la seule chose que vous obtiendrez en conduisant un tel véhicule, examinons de plus près certains des principaux avantages que vous retirerez de la conduite d'une voiture à pile à combustible :
Étant donné que les piles à combustible dépendent de l'électricité comme principale source d'énergie, vous n'avez pas à vous soucier des bruits forts du moteur dans le système de combustion. Au lieu de cela, l'expérience est à peu près la même que la conduite d'une voiture électrique ordinaire.
L'un des principaux inconvénients des voitures électriques est qu'elles mettent beaucoup de temps à se recharger. Il vous faut au moins 30 minutes, voire des heures, pour faire avancer une voiture électrique. Cependant, avec une voiture à pile à combustible, il vous suffit de moins de cinq minutes pour recharger complètement votre voiture.
Un autre avantage principal que vous obtiendrez en conduisant une voiture à pile à combustible est une autonomie plus longue ou des distances plus longues. Contrairement aux voitures électriques, les véhicules à pile à combustible peuvent vous faire parcourir jusqu'à 300 miles sans aucun problème. Par conséquent, les voitures à pile à combustible ont introduit une nouvelle approche innovante pour que les gens profitent de trajets plus longs sans nuire à l'environnement en produisant des émissions nocives.
Les voitures électriques sont également impactées par la température, et lors de températures extrêmes, l'autonomie des véhicules électriques peut être affectée de manière significative. Cependant, avec les voitures à pile à combustible, l'autonomie n'est pas du tout affectée par la température. De plus, les clients n'ont pas à s'inquiéter de perdre la charge ou de réduire l'autonomie lorsque la température est très chaude ou très froide.
Quels sont les principaux inconvénients des voitures à pile à combustible ?
Bien que les voitures à pile à combustible offrent une variété d'aventures qui attirent de nombreux clients, il y a encore quelques inconvénients dont vous devez être conscient pour éviter les surprises lors de la conduite de ce type de véhicule.
Comme nous l'avons indiqué précédemment, le ravitaillement en carburant est le plus grand défi auquel sont confrontées toutes les voitures à pile à combustible, car cela prend beaucoup de temps et n'est pas aussi intuitif que la simple buse que vous voyez lorsque vous faites le plein d'une voiture à essence. De plus, il n'y a pas autant de stations-service pour ce type de véhicule aux États-Unis et même en Europe ; par conséquent, il vous faudra un certain temps avant de le trouver accessible pour faire le plein de votre véhicule sans avoir à parcourir de longues distances. Par exemple, il n'y a que 40 stations qui pourraient prendre en charge l'alimentation des voitures à pile à combustible aux États-Unis.
De plus, les piles à combustible doivent être stockées sous certaines pressions et températures, ce qui les rend difficiles à stocker dans les véhicules.
Enfin, plusieurs clients ont indiqué que les moteurs électriques des voitures à pile à combustible ne sont pas aussi durables, ce qui signifie qu'ils tombent en panne plus facilement que les moteurs à essence. Ainsi, vous vous attendez à des coûts de maintenance et de réparation plus élevés.
Les piles à hydrogène peuvent-elles exploser ?
L'hydrogène est très inflammable et, selon l'OSHA, les piles à hydrogène doivent être stockées dans un certain récipient à une température et une pression spécifiques pour éviter tout danger. Bien que ce soit le cas, les experts automobiles et les constructeurs automobiles gèrent correctement le stockage, et aucune explosion de piles à hydrogène n'a été signalée.
Pourquoi les voitures à hydrogène ne sont-elles pas populaires ?
Il n'est pas surprenant d'entendre que les voitures à hydrogène ne sont pas si populaires, surtout si on les compare aux voitures électriques à batterie. En effet, les voitures à hydrogène en sont encore aux premiers stades de leur mise en œuvre. Il n'y a pas autant de stations-service dans les États.
On s'attend également à ce que les voitures à hydrogène deviennent plus populaires au fil des ans, et à mesure que les entreprises produisent davantage de ces véhicules, combien de temps dureront les stations de ravitaillement en hydrogène.
Combien de temps dureront les piles à hydrogène ?
La bonne nouvelle est que les piles à hydrogène sont conçues pour durer toute une vie avec le véhicule. Alors, attendez-vous à ce que votre pile à hydrogène dure jusqu'à 200 000 milles, sinon plus, lorsqu'elle est bien entretenue.
Fait intéressant, à la fin de la durée de vie de la pile à hydrogène, vous n'avez pas à vous soucier des déchets car elle peut être assemblée et le matériau peut être recyclé à d'autres fins. Ainsi, les piles à hydrogène sont respectueuses de l'environnement non seulement parce qu'elles n'émettent pas de gaz nocifs mais aussi parce qu'elles ne produisent pas beaucoup de déchets en fin de vie.
Les piles à hydrogène sont-elles meilleures que les batteries ?
Ça dépend. En général, les piles à combustible à hydrogène et les batteries électriques ne produisent pas de gaz nocifs, vous améliorez donc l'atmosphère en fin de journée. Par conséquent, vous ne contribuez pas à la pollution de l'air lorsque vous conduisez l'un ou l'autre.
Sur le plan énergétique, les piles à hydrogène sont meilleures que les batteries électriques, car elles produisent plus d'énergie et permettent à votre véhicule de parcourir de plus longues distances sans se soucier de l'anxiété liée à l'autonomie.
De plus, charger la pile à combustible à hydrogène ne prend pas beaucoup de temps, et au lieu des heures que vous passez à charger la batterie électrique, avec la pile à hydrogène, vous n'avez pas à la charger plus de cinq minutes.
Étant donné que le ravitaillement en carburant est l'un des plus grands défis auxquels sont confrontées les piles à combustible à hydrogène, il peut être préférable de choisir des batteries électriques si vous vous souciez de trouver une station-service à proximité. Cependant, cela pourrait ne pas être le cas dans les années à venir car on s'attend à ce que de plus en plus de stations de ravitaillement en hydrogène soient présentes aux États-Unis.
Que se passe-t-il si une voiture à hydrogène tombe en panne ?
C'est une excellente question ! Selon les experts, les voitures à hydrogène sont conçues pour permettre à l'hydrogène de se dissiper sans causer de dommages. En d'autres termes, vous n'avez pas à vous soucier des explosions lorsqu'une voiture à hydrogène percute un autre véhicule.
Conclusion
Comprendre le fonctionnement des voitures à pile à combustible est une information essentielle pour les personnes intéressées à conduire ce type de véhicule. L'idée derrière la voiture à pile à combustible est que vous comptez sur des réactions électrochimiques pour produire de l'électricité sans générer de gaz nocifs.
Bien que les voitures à pile à combustible apportent de nombreux avantages non seulement pour l'environnement mais aussi pour le budget des gens, le ravitaillement en carburant est l'un des plus grands défis auxquels ce type de voiture est confronté. Pourtant, les agences gouvernementales et les grands constructeurs automobiles travaillent à améliorer l'expérience de ravitaillement en carburant et à ajouter plus de stations dans les États.
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