Des chercheurs de l’US Naval Research Laboratory** ont fait volé mi-avril leur drone ‘Ion Tiger UAV’ doté d’une pile à combustible pendant 48 heures et 1 minute, à l’aide d’un carburant d’hydrogène liquide.
Le LNR a conçu à cet effet un réservoir de stockage de carburant cryogénique.
Ce vol pulvérise le précédent record établi en 2009 – 26 heures et 2 minutes – en utilisant le même engin, mais avec de l’hydrogène gazeux stocké à 5000 psi.
L’hydrogène liquide demeure 3 fois plus dense que l’hydrogène comprimé à 5000 psi. Le liquide cryogénique a été stocké dans un réservoir léger, ce qui permet d’embarquer plus d’hydrogène et augmenter grandement l’autonomie de vol.
"L’hydrogène liquide couplé à la technologie des piles à combustible possède le potentiel d’élargir l’utilité des petits engins sans pilote en augmentant considérablement leur autonomie tout en offrant les avantages de la propulsion électrique", a déclaré le Dr Karen Swider-Lyons, investigateur principal du NRL.
Bien qu’une plus grande autonomie soit possible avec des systèmes d’hydrocarbures conventionnels, ceux-ci sont généralement "lourds, inefficaces et peu fiables" pour ce type d’appareil. De même, l’autonomie de petits systèmes électriques alimentés avec des batteries est limitée à quelques heures seulement.
En réponse à l’approvisionnement logistique de l’hydrogène liquide ou gazeux, le NRL propose la fabrication in situ du LH2 (NDLR : hydrogène liquide) pour une utilisation en tant que combustible. Un système à base d’électrolyse exige uniquement de l’eau comme matière première et de l’électricité générée à partir de l’énergie solaire ou éolienne, pour électrolyser, compresser et réfrigérer le combustible.
** Laboratoire de recherche de la marine des États-Unis
sûrement l’utilisation la plus prometteuse de l’H2.
Je ne suis pas sûr de bien comprendre, « in situ », ça veut dire sur place, dans l’avion lui-même ?
Ils veulent dire sur place sinon il faudrait tirer une ligne pour alimenter l’avion… L’expérience est intéressante car elle prouve par la pratique que le LH2 a un potentiel en aéraunautique et qu’on pourra certainement continuer a voler aprés le pétrole. Apres toutes les technos mises en oeuvre sont connues et maitrisées depuis longtemps. S’il y a inovation, c’est peut être sur le réservoir. Dommage qu’il n’y ait pas plus de détails.
Je ne vais pas pointer les nébulosités de l’article mais quand même , la fabrication d’hydrogène liquide , même en quantités de +/- 1 litre requiert un ensemble cryogénique qu’on ne fera pas tenir dans une camionette : un semi remorque à la rigueur ! la fabrication in situ a donc besoin d’une usine roulante. Pour le reste, l’application devrait intéresser pas mal d’industriels vue les problèmes des petits moteurs thermiques : chaleur, vibration, projections d’huile, de nitrométhane , bruit… L’hydrogène liquide se prète particulièrement bien au applications volantes car son rapport masse/energie est simplement le meilleur possible en théorie comme en pratique (cf applications spatiales) On comprend bien sûr que les militaires de la navy vont en avoir l’usage (recherche en mer notamment) mais je trouve bizarre de lire que leurs drones embarquent un litre d’hydrogène liquide , ce me semble un peu trop facile. Donc, comme pour les nouvelles applications piles à combustibles, on va se contenter de cet article bon enfant avec une bande de copains qui s’amuse le week end à faire voler son UFO Des hobiistes de la navy quand même…. Je ne sais plus où j’ai lu l’article sur l’arme à laser qui détruit les drones sur quelques km, elle sera livrée aux batiments de la navy en 2014 , il faudra alors mieux qu’un avion en balsa dont l’hélice fait à peine 10cm et l’envergure une bonne dizaine de metres. Ce genre d’avion ne supporte aucun vent qui dépasse une brise , en cas de décrochage , ses chances de survie sont quasi-nulles
Les essais de pile à combustible en aéronautique ont été synthétisé ce mois ci N°180 par le magazine Volez. Je vous invite à vous y reporter. Les chiffres sont éloquents…
vive l’H2, énergie stockable! la cryogénie est gourmande en énergie, mais la compression simple est à portée individuelle c.f. les compresseurs pour bouteilles de plongée Exemple: version électrique portable à moins de 3000 euros pour gonfler à 200 bars!
je plussoie à votre enthousiasme. Pour avoir fait des tests de compression, je peux vous dire que le compresseur de plongée est superflu, en fait même carrément léthal dans certains cas. A éviter absolument. la compression mécanique de l’hydrogène requiert des machines spéciales. Votre vie et celle de vos voisins/famille me remercieront jamais , du moins je l’espère. Par contre , la bonne nouvelle , même excellente je vous laisse juge. Plutôt que de fabriquer en volume de couteux compresseurs , on peut simplement laisser l’electrolyse faire le travail sans aucune pièce mécanique , l’electrolyse dite « sous pression » compresse les gaz en même temps qu’elle les sépare. Donc , oublier les compresseurs et se concentrer sur le design de l’electrolyseur. Il est parfaitement possible d’obtenir h2 et O2 sous 200bar sans compresseur : la séparation des gaz augmente naturellement leur pression , il suffit donc de confiner l’ensemble electrolytique et bien sûr bien cloisonner les gaz , c’est sans doute la partie la plus critique. Bref , soyez rassuré si vous doutez encore du bien fondé de l’electrolyse , elle arrive ! Sous pression avec un bon générateur PWM , vous stockez à peu près autant de KW thermiques que le courant nécessaire , la compression est complètement gratuite . Par contre , laissez faire les industriels et évitez les volumes supérieurs à 5 litres gazeux dans la cave !
La pile à combustible a un rendement essez élevé (dumoins si elle utilise le platine en tant que catalyseur) tout en étant compacte et légère en rapport de la puissance fournie. Les moteurs électriques ont aussi un trés bon rendement. Associé au faible poids de l’hydrogène, ça peut paraitre assez intéressant pour l’aviation. Je n’ai pas trouvé l’article dont parle jfhl, avez vous un lien? L’hydrogène peut s’obtenir soit en décarbonnant des energies fossiles, soit en electrolysant de l’eau (rendement « assez correct ») Par contre l’opération de compression liquéfaction de l’hydrogène requiert également beaucoup d’energie. Ce qui fait qu’au final c’est pas terrible en rendement global. Lionnel nous parle d’enfermer l’électrolyseur pour monter la pression. Possible que ce soit beaucoup mieux que la compression qui a un trés mauvais rendement mais je doute que la compression soit gratuite. (ça fait longtemps que je ne crois plus a l’apparition spontanée d’énergie), et il faut encore liquefier (la température critique est à -240°) ce qui demande pas mal d’énergie en sus. Autre obstacles: l’hydrogène fuit assez facilement. Et est trés explosif dans un vaste domaine de concentrations. Et sa masse volumique est faible (s’il contient beaucoup d’énergie au Kg, c’est moins le cas au litre) J’ai lu qu’on peut le stocker a température ambiante dans des résines, mais on perd pas mal l’interet du ratio poids énergie je crois.
C’est magique… Bon effectivement, si l’electrolyseur fonctionne à 200bar, il faut l’alimenter en eau à 200bar+ et c’est moins couteux en energie de pomper de l’eau à 200bar que de comprimer de l’hydrogène gazeux à 200bar. Ce n’est pas la » la séparation des gaz augmente naturellement leur pression », c’est la pompe et la régulation d’un niveau qui fait le boulot. Ce n’est quand même pas pour autant « gratuit » car votre electrolyseur à 200bar il va couter bonbon… Au fait, 5 litres à 200bar ca représente combien d’énergie stockée?
Bon, la somme des questions posées requiert une volume de 1000 pages.. je vais me borner au sujet de l’article. L’énergie requise à la liquéfaction de l’hydrogène est contenue dans l’hydrogène liquide ! Vous n’avez donc pas de question à vous poser sur le procédé – qui n’est pas si compliqué mais requiert plusieurs cuves et de la tuyeauterie à la fois capables de supporter l’hydrogène gazeux et des températures proches du zero absolu. M’enfin , avant de faire autre chose que du HHO dans votre garage, vous vous doutez bien que la Navy ou Air Liquide maitrisent ces techniques .. Ensuite, il suffit de « verser le liquide dans une thermos » embarquée sur l’avion exactement comme le faisait BMW sur son modèle de série 7 Hydrogène. La thermos n’a pas besoin de supporter de pressions particulière (1bar), la fourniture d’H2 à la pile se fait uniquement en controlant la T° . Comme l’évaporation d’hydrogène est fortement endothermique , le combustible reste à l’état liquide. Evidemment , vous ne pouvez pas « faire le plein » de l’avion , puis le charger dans une camionnette pour l’emmener sur son site de décollage. .. Le plein doit être fait juste avant le décollage (comme tous les engins spatiaux ). Les contraintes sur les méthaniers en mer sont exactement les mêmes : l’évaporation naturelle du gaz maintient la température du réservoir , la petite partie qui s’évapore va alimenter le moteur , c’est assez simple , ne pas chercher à compliquer .. Si vous voulez activement maintenir le froid à bord de l’engin, vous aurez besoin de lui ajouter un semiremorque mais tant que le froid s’auto-entretient par l’évaporation , vous n’avez besoin que d’un réservoir bien isolé. Je crois qu’il vous manque quelques préceptes simples en thermodynamique , pas forcément un gros bouquin mais plutot quelques descriptions techniques d’engins comme les méthanniers, les fusées… Juste pour comprendre le principe de base. Cinq litres d’hydrogène gazeux brulant dans l’atmosphène dégagent une chaleur de 16.5 W selon ma calculette 6ct, suffisant pour bruler les cheveux et les cils mais pas assez pour rendre aveugle .. Je rappelle que la combustion de l’hydrogène est tellement rapide qu’on la confond souvent avec une explosion (ce qu’elle n’est pas) : elle provoque des phénomènes acoustiques voisins notamment quoique très atténués. La température nominale de combustion dépasse 2800° , (butane 1650°)