Le stockage de l’hydrogène dans un réservoir pressurisé pour alimenter la pile à combustible d’un véhicule électrique est l’une des solutions envisagées par l’industrie dans le cadre de sa transition vers des émissions nulles. Cependant, l’hydrogène peut également être utilisé comme carburant dans un moteur à combustion à la place de l’essence ou du diesel.
Dans les moteurs à combustion interne, l’hydrogène est brûlé dans une chambre de combustion. Bien qu’il s’agisse d’une technologie prometteuse, l’adoption à grande échelle de ces moteurs est confrontée à des défis techniques et économiques importants qui doivent être relevés pour assurer leur viabilité à grande échelle. Le moteur présenté en Corée résout tous ces problèmes.
Pas d’émissions de CO2 et de NOx
Il a été mis au point par Young Choi, chercheur à l’Institut coréen des machines et des matériaux (KIMM), qui relève du ministère coréen des sciences et des TIC, et Hong-gil Bae, du laboratoire de recherche sur les moteurs sans carbone (HMC) de Hyundai-Kia. Le résultat est un moteur de 2 litres à injection directe d’hydrogène.
L’équipe de recherche commune a injecté de l’hydrogène à 30 bars directement dans la chambre de combustion du moteur d’un modèle de production de Hyundai-Kia modifié pour brûler de l’hydrogène. L’utilisation d’un turbocompresseur, qui améliore les performances du moteur, a permis de maintenir un rendement thermique élevé à tous les stades de fonctionnement, depuis l’allumage du moteur jusqu’à la limite supérieure de charge, ce qui a permis au moteur de fonctionner de manière stable tout au long du processus.
Dans les moteurs à hydrogène développés jusqu’à présent, l’hydrogène est brûlé après avoir été mélangé à l’air en l’injectant par un orifice d’admission supérieur, plutôt que directement dans le cylindre. Avec cette architecture, la quantité d’air circulant dans la chambre de combustion diminue en raison de l’espace occupé par le carburant gazeux. Il en résulte une consommation de carburant plus élevée et des performances médiocres du moteur en raison de l’effet contre-productif de l’hydrogène et de l’air.
Le moteur à hydrogène à injection directe résout ce problème en injectant le carburant à haute pression directement dans la chambre de combustion. Simultanément, la mise en œuvre d’un taux de compression élevé, la stratification du carburant et la combustion ultra pauvre contribuent à maximiser le rendement thermique et à améliorer l’efficacité énergétique tout en réduisant les émissions nocives.
Par rapport aux moteurs à essence, les émissions de dioxyde de carbone et de particules fines sont réduites respectivement de 99 % et de 90 %. Ces résultats répondent aux exigences fixées par l’Union européenne pour qu’un véhicule soit considéré comme étant sans émissions. En outre, les émissions d’oxydes d’azote (NOx) sont inférieures à 15 ppm, même sans système de post-traitement pour purifier les gaz d’échappement. Ce résultat se traduit par un rendement thermique élevé, pouvant atteindre 40 %.
Selon Young Choi, “cette technologie représente une solution instantanée et rentable qui peut contribuer à remplacer les combustibles fossiles”. En collaboration avec HMC, des essais seront menés pour vérifier la durabilité du moteur et explorer l’application de cette technologie non seulement dans les véhicules de tourisme, mais aussi dans les véhicules commerciaux et les unités de production d’énergie”.
