Enrichissement du carburant par hydrogène


Enrichissement du carburant par hydrogène

L'enrichissement du carburant par hydrogène désigne les technologies permettant d'ajouter du dihydrogène aux hydrocarbures utilisés par les moteurs à combustion interne. L'intérêt du dispositif consisterait principalement en une diminution des émissions polluantes (CO2, NOX) sur les moteurs équipés. Toutefois, cette adjonction débouche sur la perte de la garantie du constructeur.

Sommaire

Sujet de recherches

Il y a eu beaucoup de recherche sur les différents mélanges, le mélange d'hydrogène et d'hydrocarbures ne fait pas exception[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8]. Ces sources suggèrent qu'il pourrait y avoir des économies de carburant et des émissions réduites grâce à l'ajout d'hydrogène aux carburants classiques.

En 1974, des chercheurs du Jet Propulsion Laboratory du California Institute of Technology publient un document intitulé « On-Board Hydrogen Generator for a Partial Hydrogen Injection Internal Combustion Engine », c'est-à-dire « Générateur embarqué d'hydrogène pour une injection partielle d'hydrogène dans les moteurs à combustion interne ».

En 1977, la NASA effectue des recherches utilisant l'hydrogène comme combustible d'appoint à l'essence sur un moteur de 1969[1]. Ils ont utilisé avec succès un reformage de vapeur de méthanol pour la production in situ de monoxyde de carbone et d'hydrogène.

En novembre 2007, le ministère des transports américain (United States Department of Transportation) publie un rapport officiel (N°FMCSA-RRT-07-020) via l'administration fédérale de sécurité des transports motorisés (Federal Motor Carrier Safety Administration) consacré à l'exploitation de l'hydrogène appliquée aux poids-lourds commerciaux (moteurs de type diesel). Ils confirment que le dihydrogène peut être utilisé comme carburant[9] tout en précisant « Water and an onboard electrolyzer cannot be used to power a fuel cell or hydrogen ICE vehicle because of the large amount of electricity required to operate the electrolyzer. » (p.20 du rapport) soit « Un système d'électrolyse embarqué ne peut être utilisé avec de l'eau pour alimenter un véhicule à pile ou à combustion d'hydrogène du fait de la grande quantité d'électricité nécessaire pour le faire fonctionner »

Application pour les moteurs à combustion interne

L'enrichissement en hydrogène du carburant par électrolyse a été promu pour une utilisation avec des camions diesel[10],[11]. En revanche, plusieurs essais effectués par des groupes de consommateurs aux États-Unis donnent des résultats négatifs[12],[13],[14],[15].

L'efficacité des moteurs à combustion d'hydrogène et des moteurs mixtes (hydrocarbures + dihydrogène) n'est pas remise en doute scientifiquement [16],[17],[18]. Cependant, dans le cas d'une production de dihydrogène au sein même du véhicule par électrolyse, la loi de la conservation de l'énergie implique qu'un tel système ne peut produire plus d'énergie qu'il n'en consomme[19] et la seconde loi de la thermodynamique introduit la notion d'irréversibilité des transformations[20],[21] du fait de l'augmentation de l'entropie (S) du système qui se traduit par la dégradation d'une partie de l'énergie (c'est-à-dire sa transformation inévitable en chaleur, énergie thermique perdue au détriment de l'énergie mécanique recherchée, par exemple sous la forme de frottements mécaniques ou de résistance électrique).

Notes et références

  1. a et b (en)NASA Technical Note, May 1977, "Emissions and Total Energy Consumption of a Multicylinder Piston Engine Running on Gasoline and a Hydrogen-Gasoline Mixture" (Accessed 2008-08-08)
  2. Idaho National Laboratory on Fuel Enhancement
  3. G. Fontana, E. Galloni, E. Jannelli and M. Minutillo, « Performance and Fuel Consumption Estimation of a Hydrogen Enriched Gasoline Engine at Part-Load Operation », dans SAE Technical Paper Series, no 2002-01-2196, janvier 2002, p. 4–5 
  4. Mathur H.B., Das L.M., « Performance characteristics of a Hydrogen Fueled SI Engine using Timed Manifold Injection », dans Int. J. Hydrogen Energy, no vol 16, pp. 115-117, 1991, 1991 
  5. Per Tunestal, Magnus Christensen, Patrik Einewall, Tobias Andersson, and Bengt Johansson, « Hydrogen Addition For Improved Lean Burn Capability of Slow and Fast Natural Gas Combustion Chambers », dans SAE Technical Paper Series, no 2002-01-2686, janvier 2002, p. 7–8 
  6. Tsolakis A, Megaritis A, Wyszynski ML, "Application of exhaust gas fuel reforming in compression ignition engines fueled by diesel and biodiesel fuel mixtures" Energy & Fuels 17 (6): 1464-1473 NOV-DEC 2003.
  7. Yougen Kong, Sam Crane, Palak Patel and Bill Taylor, « NOx Trap Regeneration with an On-Board Hydrogen Generation Device », dans SAE Technical Paper Series, no 2004-01-0582, janvier 2004, p. 6–7 
  8. Thorsten Allgeier, Martin Klenk and Tilo Landenfeld, « Advanced Emissions and Fuel Economy Control Using Combined Injection of Gasoline and Hydrogen in SI-Engines », dans SAE Technical Paper Series, no 2004-01-1270, janvier 2004, p. 11–12 
  9. (en) [PDF] « Guidelines for Use of Hydrogen Fuel in Commercial Vehicles Final Report, November 2007 » sur le site de la Federal Motor Carrier Safety Administration, United States Department of Transportation, novembre 2007
  10. Hydrogen Fuel Injection System - Technology Fact Sheet for Canadian Hydrogen Energy Company Ltd., 2005
  11. Stephen Leahy, « Truckers Choose Hydrogen Power », dans Wired, novembre 2005 (en)
  12. Popular Mechanics Water-Powered Cars: Hydrogen Electrolyzer Mod Can't Up MPGs.
  13. Greenville News Looking Out 4 You: Water 4 Gas Fails to Boost Mileage
  14. Hydrogen conversion claims put to the test
  15. http://www.consumeraffairs.com/news04/2008/07/water4gas.html Consumer Affairs Water4gas
  16. (en) Changwei Ji et Shuofeng Wang, « Effect of hydrogen addition on combustion and emissions performance of a spark ignition gasoline engine at lean conditions », dans International Journal of Hydrogen Energy, vol. 34, septembre 2009 [texte intégral] 
  17. Marius J. Rauckis, William J. McLean, « The Effect of Hydrogen Addition on Ignition Delays and Flame Propagation in Spark Ignition Engines », dans Combustion Science and Technology, vol. 19, 1979 [texte intégral] 
  18. Fukutani et Kunioshi, « Fuel Mixing Effects on Propagation of Premixed Flames - hydrogen plus carbon monoxide flames », dans Bulletin of the Chemical Society of Japan, 1992 [texte intégral] 
  19. Enthalpie de formation de H2O
  20. Irréversibilité d'une transformation
  21. Explications sur second principe de la thermodynamique

Annexes

Liens internes

Liens externes


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