Sous forme gazeuse, la quantité - la masse - d'hydrogène que vous pourriez stocker dans le volume des réservoirs de carburant des avions serait négligeable. Pour stocker suffisamment d'hydrogène, vous devez le stocker liquéfié, c'est ainsi qu'il est stocké dans les fusées.

Pour que cela soit utile, cependant, vous devez avoir des moteurs entièrement repensé pour brûler des combustibles cryogéniques, ce qui serait une entreprise colossale. Je n'ai connaissance d'aucun intérêt sérieux pour l'utilisation de carburants cryogéniques dans les avions aujourd'hui. Le kérosène fonctionne bien et, comparé à l'hydrogène liquide, il est bon marché et relativement sûr à transporter et à stocker.

Les fusées utilisent des carburants cryogéniques car elles ont absolument besoin de tout le «rapport qualité-prix» qu'elles peuvent éventuellement obtenir, le coût élevé et les mesures de sécurité supplémentaires sont donc acceptés dans ce domaine comme un coût nécessaire pour faire des affaires. Ce fil traite des fusées utilisant des carburants cryogéniques ou un mélange de carburants cryogéniques et de kérosène. En fin de compte, ils utilisent souvent des carburants cryogéniques - en particulier dans les étages supérieurs - afin de mettre plus de charge utile en orbite.

À moins que quelque chose ne change dans l'économie du kérosène par rapport aux carburants cryogéniques, cependant, cela semble improbable cet avion passera à l'hydrogène liquide à grande échelle.

Premièrement, pour démystifier un mythe concernant l'Hindenberg, qui est toujours évoqué chaque fois que l'hydrogène est mentionné. L'hydrogène est moins sûr que le carburant liquide, mais il n'est pas moins sûr que le gaz naturel ou le propane. L'hydrogène a une vitesse de propagation de la flamme plus élevée que les gaz d'hydrocarbures, mais contient beaucoup moins d'énergie par unité de volume que les gaz d'hydrocarbures. Un énorme dirigeable rempli de gaz naturel serait tout aussi dangereux qu'un énorme dirigeable rempli d'hydrogène, mais nous avons des canalisations de gaz naturel allant jusqu'à nos maisons et avec des contrôles appropriés, il y a très peu d'incidents.

Néanmoins, l'hydrogène n'est pas un bon carburant pour les avions pour les raisons suivantes.

(Source: Wikipedia)

Ci-dessus montre que l'hydrogène contient environ 142 MJ / kg d'énergie contre environ 42 MJ / kg pour le kérosène. Cependant, il contient beaucoup moins d'énergie par unité de volume. L'hydrogène liquide ne contient que 10 MJ / litre tandis que le kérosène en contient 33MJ / litre. Par conséquent, les réservoirs d'hydrogène devraient avoir plus de 3 fois la taille des réservoirs de kérosène. L'hydrogène gazeux à la pression atmosphérique occuperait des centaines de fois plus d'espace, tandis que l'hydrogène à 700 bars est seulement environ un facteur 2 pire que l'hydrogène liquide, mais le poids d'un récipient pour maintenir une pression de 700 bars annulerait l'avantage de poids de l'hydrogène.

Par conséquent, le moyen le plus pratique de stocker l'hydrogène dans un avion serait à l'état liquide, comme il est utilisé dans des engins spatiaux tels que la navette spatiale. L'utilisation de l'hydrogène entraînerait des économies de poids et donc des économies de carburant. Cependant, les réservoirs de carburant seraient si importants que les économies seraient partiellement annulées par la traînée supplémentaire (sans parler du poids supplémentaire des plus grands réservoirs.)

L'hydrogène est coûteux à produire et à liquéfier. La plupart de l'hydrogène est produit par reformage du gaz naturel et de la vapeur en hydrogène par la réaction CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2, qui est un processus très énergivore. Par conséquent, bien qu'un avion alimenté à l'hydrogène puisse consommer moins d'énergie qu'un avion alimenté au kérosène, cela ne prend pas en compte l'énergie utilisée dans le processus de production et de liquéfaction de l'hydrogène, ni le coût que cela implique. Dans l'ensemble, l'hydrogène est probablement plus cher.

L'hydrogène est également plus difficile à manipuler. les réservoirs d'hydrogène ne sont jamais parfaitement isolés, donc l'hydrogène se dissipe et les réservoirs se gèlent. Il est également plus dangereux que le carburant liquide en cas de déversement, car il s'évaporera et créera un mélange explosif dans l'air (bien que, comme je l'ai dit ci-dessus, ce problème s'applique également au gaz naturel.) L'hydrogène liquide est beaucoup plus froid que liquéfié. gaz naturel, et crée ainsi plus de problèmes avec les matériaux, l'évaporation et le givrage.

Les turbines à gaz industrielles peuvent fonctionner à l'hydrogène sans trop de modifications. Mais avec les procédures de certification étendues pour l'aviation, la modification d'un moteur d'avion pour l'hydrogène sera assez coûteuse. De plus, la vitesse de flamme plus rapide de l'hydrogène signifie que les NOx sont plus difficiles à contrôler, ce qui est susceptible de poser des problèmes avec les réglementations sur les émissions.

En conclusion, la seule façon dont l'hydrogène sera un jour viable dans l'industrie aéronautique en général, s’il s’avère plus facile à utiliser dans un engin à pile à combustible qu’un combustible hydrocarboné.

Si cela est économiquement faisable, un entraînement par pile à combustible / moteur électrique serait plus efficace qu'un moteur à réaction à combustion. Cela dit, les problèmes pratiques et de sécurité signifient que l'industrie aéronautique sera l'un des derniers à adopter cette technologie.

Tenez compte de la nature de l ' hydrogène liquide. Dans un état liquide non bouillant, il doit être à une température de 22 Kelvin, soit -253C / -423F. Extrêmement froid. Cela nécessite des conteneurs fortement isolés, et un rejet accidentel pourrait être extrêmement dangereux. Quelques gallons d'hydrogène liquide renversés sur vous vous transformeraient en un glaçon presque instantanément.

Il est vrai que lorsque l'hydrogène est brûlé avec de l'oxygène, le résultat est de l'eau (plus un peu d'ozone). Cependant, lorsque l'hydrogène est brûlé avec de l'air atmosphérique, qui est plus d'azote que d'oxygène, des oxydes d'azote désagréables sont également produits.Il s'agit donc d'un carburant `` propre '' uniquement lorsqu'il est alimenté en oxygène pur ou utilisé dans une pile à combustible. .

Aujourd'hui, le liquide H est utilisé comme combustible dans quelques situations spécialisées qui bénéficient de sa haute densité d'énergie: en grande partie des fusées, bien qu'il ait également été utilisé (combiné avec des piles à combustible) dans certains sous-marins AIP. Ce sont des domaines où la complexité et les dépenses supplémentaires sont compensées par les avantages.

En utilisation commerciale, elle serait manipulée chaque jour en grand volume, de sorte que la complexité du traitement de cette substance extrêmement froide serait amplifiée, tout comme les dangers d'une libération accidentelle. Et il y a toujours la question des polluants laissés par la combustion d'hydrogène dans l'atmosphère.

Dans son livre Skunk Works, Ben Rich décrit un effort pour rééquiper l'avion A-12 Oxcart (qui deviendra plus tard le SR-71) pour qu'il fonctionne à l'hydrogène liquide, pour étendre sa portée. Il a rapporté qu'au moment où ils avaient ajouté les chars lourds isolés, la portée de l'A-12 n'aurait été étendue que de quelques pour cent, plus les complexités du ravitaillement en vol, alors Kelly Johnson a tué le projet et a renvoyé l'argent du projet. au gouvernement. C'était avec la technologie des années 1960, de meilleures méthodes peuvent être disponibles aujourd'hui, mais cela illustre à quel point l'hydrogène en tant que carburant d'avion n'est pas tout à fait la solution miracle qu'il pourrait sembler être.

En plus de cela, sachez que l'hydrogène libre n'existe pas sur terre en grand volume. Il doit être fabriqué en électrolysant de l'eau, ce qui consomme beaucoup d'électricité et qui ajoute au coût. L'hydrogène peut également être produit en catalysant le gaz naturel, bien que cela soit fait en volume, il y aurait beaucoup de produits chimiques à éliminer.

Si un réacteur à fusion pratique était développé, alors il est possible que l'hydrogène en tant que combustible à usage général de transport devienne viable. Dans les avions, il pourrait être utilisé dans les piles à combustible pour alimenter des moteurs électriques, pour contourner le problème de la pollution.

Un réservoir d'hydrogène, par nature, doit être cylindrique. Pour gagner du poids, il doit être court et robuste, pas long et étroit.

Sur un avion, il doit également être au centre de gravité , afin de ne pas déséquilibrer l'avion lorsque le carburant est dépensé. Cela nécessite également un réservoir court, pas un réservoir de longue longueur de fuselage (tout l'hydrogène roulerait vers l'avant ou l'arrière pendant les manœuvres, écrasant l'avion).

L'hydrogène est un carburant de très faible densité, les réservoirs de carburant sont donc énormes. La part du lion de l'espace du réservoir utilisé sur le réservoir principal de la navette était pour l'hydrogène.

Cela signifie qu'il n'y a qu'un seul endroit possible pour un réservoir d'hydrogène sur un avion: le centre du fuselage (généralement au-dessus des ailes). Pratiquement toute la largeur du fuselage . Que reste-t-il aux passagers pour s'asseoir? Le fuselage très avant et arrière. Cela signifie également des équipages séparés - il serait impossible de traverser la zone des réservoirs, à moins que l'avion n'ait une «boursouflure» sur le dessus comme un 747.

Cela va également à l'encontre de toutes les efficacités de conception de transporter le carburant dans les ailes . Cela signifie que les ailes doivent être plus solides pour transporter l'ascenseur là où se trouve le poids du carburant. C'est important.