Vers un vélo électrique vert qui se recharge tout seul ?

Des scientifiques girondins travaillent à mettre au point un vélo à assistance électrique (VAE) vert et autonome. Ils ont réussi à concevoir un mini-réacteur capable de produire de l’hydrogène à partir d’une pastille de magnésium et de l’eau et ainsi alimenter une pile à combustible.

Plus sain, plus écologique et plus économique que la voiture, le vélo séduit de plus en plus de Français : 38 %* des actifs urbains l’utilisent désormais dans leurs trajets quotidiens en ville. Certains privilégient le vélo à assistance électrique (VAE). Moins polluant qu’un véhicule, il pose néanmoins quelques problèmes en raison notamment de ses batteries lithium-ion à empreinte écologique élevée. D’où l’idée de créer un vélo qui serait propulsé par de l’énergie verte : de l’énergie chimique provenant du dihydrogène (H2) convertie en énergie électrique via une pile à combustible compacte. Non polluant (pas de CO2), l’hydrogène est aussi trois fois plus performant énergétiquement que le pétrole pour la même quantité de matière. Toutefois, ce gaz présente quelques inconvénients : il faut le produire, il est inflammable, explosif et son stockage est coûteux.

Fabrice Mauvy, enseignant-chercheur à l'ICMCB tenant dans ses mains le prototype d'un mini-réacteur combiné à une pile à combustible pour concevoir un vélo à hydrogène autonome. ©Florence Heimburger

Fabrice Mauvy, enseignant-chercheur à l’ICMCB tenant dans ses mains le prototype d’un mini-réacteur combiné à une pile à combustible pour concevoir un vélo à hydrogène autonome. Photo Florence Heimburger

Des contraintes que les chercheurs de l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB) ont réussi à contourner. Avec l’aide, notamment, de scientifiques du Laboratoire de l’Intégration du matériau au système (IMS) et du Fablab Coh@bit de l’IUT de Bordeaux, ils ont réussi à mettre au point en 2015 un vélo à hydrogène pour la ville de Bordeaux. Point noir : les stations à hydrogène manquent en France, il n’y en avait que 16 en 2018. D’où l’idée de concevoir un vélo à hydrogène capable de produire ce gaz à la demande.

Une « machine » à hydrogène

C’est l’ambition du projet HELP (Hydrogen Energy at Low Pressure), porté par l’ICMCB et l’IMS, et cofinancé par Aquitaine Science Transfert (SATT).

Aujourd’hui, les scientifiques finalisent les prototypes d’un mini-réacteur contenant une « capsule » de poudre et de l’eau afin de produire du dihydrogène. « Légère, elle pèse moins de 50 grammes, la capsule contient de la poudre de magnésium, un élément très abondant sur terre et dans les océans, et non toxique contrairement au lithium, souligne Fabrice Mauvy, enseignant-chercheur à l’Université de Bordeaux qui travaille sur le projet. Si on y ajoute de l’eau, elle se transforme en hydrogène, en suivant cette formule de réaction d’hydrolyse de l’eau (Mg + 2H20 donnent Mg(OH)2 + H2, pour les chimistes). Ainsi, on génère du dihydrogène au moment où on en a besoin : plus de problème de stockage du gaz, plus de transport de bonbonnes lourdes et… explosives ! Ce concept révolutionne les questions de sécurité liées à l’hydrogène », s’enthousiasme le scientifique.

Cette réaction connue depuis longtemps a cependant un inconvénient : « Elle possède un très faible rendement, de l’ordre de 10 à 15 % car le magnésium s’oxyde en hydroxyde de magnésium dont la couche protectrice stoppe la réaction. En optimisant la composition du mélange des réactifs et en ajoutant des additifs, nous sommes parvenus à un rendement de la réaction de 99 % tout en améliorant sa cinétique », explique Fabrice Mauvy. Un concept breveté en 2015.

Les scientifiques souhaitent désormais solliciter des partenaires industriels et voient d’autres applications possibles notamment dans l’électronique, l’automobile, les transports maritimes et l’aéronautique.

 

Florence Heimburger

*Source : étude Union sports et cycles, septembre 2019.

 

 

A l’occasion des 80 ans du CNRS, nous avons rencontré
Fabrice Mauvy de l’ICMCB.