Un vélo électrique alimenté à l'hydrogène au lieu de l'électricité ? Non, ce n'est pas une utopie, mais réalité :le spécialiste des gaz industriels Linde a développé un VAE à hydrogène équipé d'une pile à combustible compacte au lieu de la batterie habituelle. Florian Freund s'est inspiré de l'invention pour sa thèse de Matura :il a développé un prototype avec lequel le vélo électrique à hydrogène peut être ravitaillé en toute sécurité à la station-service H2 lors du déménagement du démonstrateur de mobilité de l'Empa.

Florian Freund, diplômé du lycée Sumatra de Zurich, s'intéressait déjà à l'énergie dans son enfance – des locomotives à vapeur dans les musées à l'énergie nucléaire. Mais peu à peu, il a également pris conscience des inconvénients des technologies de l'énergie fossile et nucléaire, en particulier les dangers du changement climatique. Cela a motivé le jeune chercheur à se pencher sur les énergies alternatives pour sa thèse de Matura. Un sujet a été rapidement trouvé :la technologie power-to-gas et pile à combustible devrait être – et à la fin du travail, quelque chose de pratique devrait être créé.

Faire du vélo avec de l'hydrogène

Les véhicules à pile à combustible sont considérés comme l'espoir de la mobilité future – et ils sont déjà produits en série :dans la Toyota Mirai, seule la vapeur d'eau provient de l'échappement au lieu des gaz d'échappement. Au démonstrateur de mobilité move sur l'Empa, les véhicules peuvent être ravitaillés en hydrogène produit par l'excès d'énergie solaire. Le trajet peut continuer en quelques minutes. Un net avantage par rapport aux véhicules électriques :si leurs batteries sont vides, une pause plus longue est nécessaire jusqu'à ce qu'ils soient à nouveau suffisamment chargés. Le même problème est familier aux cyclistes électriques :aussi pratique que soit l'assistance au pédalage au quotidien, des pauses de chargement plus longues sont également nécessaires pour les distances plus longues. L'hydrogène pourrait-il aussi aider ici?

Linde Gas, spécialiste du gaz basé à Vienne, a développé un prototype de vélo électrique équipé d'une pile à combustible et d'un réservoir d'hydrogène au lieu d'une batterie. Un remplissage du réservoir de 33 grammes d'hydrogène gazeux devrait permettre une autonomie de plus de 100 km. Lorsque Florian Freund a entendu parler de ce concept, l'objectif pratique de son travail est rapidement apparu :un nouveau concept de ravitaillement pour le vélo à hydrogène.

Le cylindre de pression du vélo électrique contient un peu plus de 1,3 litre, ce qui correspond à environ 33 grammes d'hydrogène à la pression de cylindre prévue de 340 bars. Selon le concept du fabricant, le vélo doit être ravitaillé à partir de bouteilles à pression plus grandes. L'idée de Freund :au lieu que chaque propriétaire de vélo doive stocker une telle bouteille à la maison, Les vélos électriques pourraient également être ravitaillés dans des stations-service à hydrogène conçues en réalité pour les voitures, comme celui du déménagement de démonstrateur de mobilité de l'Empa.

Cependant, ce n'est pas si facile :les stations-service sont conçues pour remplir les réservoirs considérablement plus grands d'un véhicule à hydrogène - avec un programme de ravitaillement programmé en permanence qui déclenche initialement une surpression à 440 bars de pression afin de tester d'éventuelles fuites et de mesurer l'existant pression dans la bouteille. Ce n'est qu'après cette augmentation de pression initiale que le processus de ravitaillement normal commence.

Du modèle au prototype

Après avoir dû rejeter certains concepts, Freund a finalement fait sa percée lors d'une discussion avec le chercheur de l'Empa Urs Cabalzar, qui a soutenu le jeune chercheur :« On s'est rendu compte que le premier coup de pression était déjà suffisant pour remplir la bouteille – à condition que le gaz ne reflue plus dans la station de remplissage par la suite, " dit Freund.

Après quelques travaux de développement et avec le soutien du sponsor, le spécialiste des systèmes de fluides Swagelok, cela a abouti au prototype :un régulateur de pression réduit la surpression de 440 à 275 bar. Pour des raisons pratiques, cette valeur est inférieure à la pression maximale possible de la bouteille de 340 bars – le raccord enfichable utilisé ne peut être utilisé que jusqu'à une pression de 275 bars. Un clapet anti-retour installé dans le détendeur garantit que le gaz ne reflue pas vers la station de remplissage. Freund a également pensé à la réassurance :une soupape de décharge assure que le gaz est évacué à une pression trop élevée. Deux manomètres intégrés permettent de régler le régulateur et la vanne et de contrôler la pression. L'utilisateur peut connecter sa bouteille au régulateur de pression via un tuyau et un raccord.

Une fois que le diplômé a terminé son prototype et l'a soigneusement calibré, le test d'endurance a été réalisé :il l'a connecté à la station de remplissage Empa H2 avec la bouteille sous la supervision d'Urs Cabalzar. Et le concept a résisté à la théorie; le système a commencé le processus de ravitaillement avec le pic de pression d'essai - et en trois secondes, la bouteille était pleine.

Une thèse réussie, mais le principe du vélo à hydrogène est-il aussi adapté à un usage quotidien ? Florian Freund est – du moins pour le moment – ​​encore quelque peu sceptique :« Premièrement, la technologie de l'hydrogène devrait s'implanter dans les véhicules ordinaires pour que les piles à combustible deviennent moins chères et que l'infrastructure de ravitaillement soit suffisamment dense. Mais alors rien ne s'opposerait au nouveau plaisir de conduire."