La conversion à l'hydrogène d'un véhicule à essence

Le Chevrolet Equinox, l'utilitaire sport compact de General Motors fabriqué à Ingersol, en Ontario, depuis l'année modèle 2005, a été choisi l'an dernier par le constructeur comme véhicule d'essai de la pile à combustible alimentée à l'hydrogène.

GM s'est donné comme objectif de construire une centaine d'Equinox à l'hydrogène dans le cadre du «Projet Driveway», lequel s'échelonne sur une période de deux ans et demi. Le projet consiste à démontrer la fiabilité de tels véhicules.

Pour ce faire, le constructeur a confié les VUS à des consommateurs qui les utiliseront tous les jours durant trois mois. Les essais ont lieu dans trois régions distinctes des États-Unis, en Asie et en Europe.

Ce n'est pas par hasard que GM a choisi l'Equinox pour réaliser ces tests. Le constructeur désirait utiliser un véhicule de série connu du public et, d'autre part, capable de loger la pile à combustible ainsi que des réservoirs d'hydrogène.

La carrosserie de l'Equinox a tout de même dû être modifiée. Les boucliers avant et arrière ont été grandement modifiés, ainsi que le dessous du véhicule.

Comme l'explique Dick Kauling, directeur principal du produit et des contrôles électriques à l'usine d'assemblage d'Oshawa, il a fallu revoir tout le châssis du véhicule, non seulement pour y loger les composantes, mais aussi pour réduire le plus possible son poids.

Afin de favoriser le refroidissement du système électrique, la calandre de l'Equinox à hydrogène est plus large et plus ouverte que dans la version à essence. Des ouvertures centrales et latérales ont aussi été pratiquées dans le pare-chocs avant pour la même raison, et le capot a été surélevé afin de permettre l'installation du moteur électrique. Les phares ont aussi été redessinés; ils ressemblent plus à ceux du Torrent qu'à ceux de l'Equinox.

Le dessous du véhicule est sans contredit l'endroit où les transformations sont plus marquantes, aérodynamisme oblige. Contrairement à celui d'un véhicule à essence, le dessous est complètement plat et fermé. C'est sous le plancher de l'habitacle au centre du véhicule que l'on retrouve les piles au nickel.

Afin de recevoir les trois réservoirs d'hydrogène sous pression, lesquels sont fabriqués en fibre de carbone pour la résistance et capables de supporter une pression de 10 000 livres au pouce carré, le dessous de l'habitacle, où se trouvent la banquette arrière et l'espace de chargement, a aussi dû être modifié. Les réservoirs peuvent contenir, au total, 4,2 kg d'hydrogène, suffisamment pour parcourir 240 km entre les pleins. Comme il n'y a pas de transmission ni de système d'échappement, le bouclier arrière a été modifié pour recevoir quatre orifices verticaux, lesquels sont branchés au système de combustion qui laisse échapper de la vapeur d'eau.

À l'intérieur, la banquette arrière est divisée et rabattable, mais fixe à cause de l'espace que prennent les réservoirs sous le plancher. Le tableau de bord présente un écran tactile placé au centre qui renferme à la fois le système de navigation et indique comment se transmet l'énergie provenant des piles à combustible.

Les frais de ce reportage ont été payés par General Motors.

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Comment ça marche ?

Équipé du système de propulsion à pile à combustible de quatrième génération de GM, l'Equinox est un véhicule multisegment entièrement fonctionnel. Cette pile, dont la durée de vie est de 80 500 km, permet des démarrages et un fonctionnement à des températures au-dessous de zéro. D'ailleurs, le constructeur automobile fait actuellement subir des tests d'endurance hivernale à deux véhicules témoins à Kapuskasing, dans le nord de l'Ontario.

Mais comment la pile à combustible fournit-elle l'énergie nécessaire pour entraîner les roues du véhicule ?

Deux éléments sont indispensables pour qu'une pile à combustible puisse produire de l'énergie: de l'oxygène et de l'hydrogène. La pile capte l'électricité créée par la réaction chimique qui se produit lorsque l'hydrogène (H2) et l'oxygène (O2) se combinent. Le carburant, en l'occurrence l'hydrogène, arrive au pôle négatif (anode) à l'intérieur de la pile.

L'anode possède des canaux chargés de répartir uniformément l'hydrogène à la surface du catalyseur où se trouve une membrane à échanges de protons. La membrane, une feuille de plastique, n'est conductrice que pour les protons. Ces derniers peuvent traverser l'électrolyte de la membrane, tandis que les électrons sont retenus. Au pôle positif (cathode) de la pile, des canaux répartissent l'oxygène à la surface du catalyseur. Ces canaux servent également à évacuer l'eau qui se forme au cours de la réaction.

Comme chacune des cellules de la pile produit un courant d'environ 0,7 volt, il faut monter en série des centaines de cellules dans une pile pour fournir assez d'électricité pour alimenter le moteur électrique.