Toyota, pionnier des technologies vertes, repousse les limites de l’innovation en s’attaquant à l’un des défis majeurs de la transition énergétique : l’utilisation de l’hydrogène liquide comme source d’énergie pour les moteurs à combustion. Alors que l’hydrogène est déjà au cœur des discussions pour une mobilité durable, son utilisation sous forme liquide représente une avancée significative en termes de praticité et de performance.
C’est en 2021 que Toyota s’est lancé dans le championnat d’endurance japonais (Super Taikyu Series) avec la GR Corolla H2 Concept, un véhicule de compétition basé sur sa populaire compacte mondiale avec une particularité : son moteur à combustion interne fonctionne à l’hydrogène (habituellement, les véhicules qui utilisent l’hydrogène sont des véhicules électriques à pile à combustible, une solution qu’utilise la Mirai).
Familles exigeantes : le Mazda CX-60 réunit enfin technologie, espace et plaisir
Les défis surmontés par Toyota avec l’hydrogène liquide
Dans un premier temps, la GR Corolla H2 Concept utilisait de l’hydrogène gazeux, mais en 2023, elle passera à l’hydrogène liquide. Le principal avantage de l’hydrogène liquide est qu’il permet de réduire considérablement la taille des réservoirs encombrants, améliorant ainsi l’utilisation de l’espace. En contrepartie, l ‘hydrogène doit être liquéfié à une température de -252,87°C.
Une version améliorée du prototype a été présentée cette année avec plusieurs développements intéressants: la pompe qui augmente la pression de l’hydrogène avant de l’envoyer au moteur est désormais plus durable grâce à l’utilisation d’un mécanisme de vilebrequin à double effet, et le réservoir est passé de cylindrique à ovale, optimisant l’utilisation de l’espace et permettant une capacité 1,5 fois plus importante.
Le GR Corolla H2 Concept a participé le week-end dernier à la septième manche de la finale du Super Taikyu 2024, une occasion qui a été mise à profit pour présenter un modèle conceptuel qui envisage l’utilisation du gaz d’échappement (l’hydrogène qui s’évapore de l’hydrogène liquide stocké dans le réservoir sous l’effet de la chaleur extérieure) généré pendant la conduite.
Toyota veut exploiter l’hydrogène vaporisé
Toyota recherche actuellement des partenaires pour développer conjointement cette technologie. Jusqu’à présent, les gaz d’échappement ou l’hydrogène vaporisé n’ont pas été exploités, ce que l’entreprise souhaite faire pour améliorer l’efficacité énergétique de l’ensemble du système.
La technologie de Toyota consiste à envoyer le gaz d’échappement dans un auto-pressuriseur pour le convertir en carburant utilisable par le moteur. Au cours de ce processus, une certaine quantité d’hydrogène vaporisé est encore libérée, qui est dirigée vers une petite pile à combustible. Là, il subit une réaction chimique pour produire de l’électricité équivalente à celle d’un alternateur, alimentant des composants tels que le moteur de la pompe à hydrogène liquide.
La prouesse technique de Tesla : le Roadster perd 181 kg grâce à sa batterie ultra-compacte
L’excédent de gaz d’ébullition est converti en vapeur d’eau après avoir traversé un catalyseur et rejeté dans le monde extérieur. Comme on le voit, il s’agit d’ une solution assez complexe, qui s’ajoute à la complexité intrinsèque d’un moteur à combustion interne et au fait que l’hydrogène doit être liquéfié à -252,87°C. Verra-t-on cette technologie en dehors du monde de la course ? A priori, cela n’a pas beaucoup de sens.
Performances et applications des moteurs à hydrogène liquide
Les moteurs à hydrogène liquide développés par Toyota se distinguent par des performances prometteuses. Grâce aux avancées technologiques de la marque, ces moteurs peuvent désormais offrir des niveaux de puissance et d’efficacité proches de ceux des moteurs thermiques traditionnels. Contrairement aux systèmes électriques, les moteurs à hydrogène liquide permettent une autonomie accrue et un ravitaillement rapide, des avantages essentiels pour des applications nécessitant une grande flexibilité, comme les véhicules utilitaires ou les tout-terrain.
En termes d’applications, cette technologie pourrait s’étendre au-delà des voitures particulières pour inclure des segments tels que les poids lourds, les bus et les véhicules agricoles, où l’hydrogène liquide peut jouer un rôle crucial dans la réduction des émissions sans compromettre les performances. En intégrant cette solution dans divers segments, Toyota vise à accélérer l’adoption de l’hydrogène comme carburant alternatif viable.
