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I. Définition des véhicules électriques méthanol-hydrogène

Les véhicules électriques méthanol-hydrogène (MHEV) sont un type de véhicule à énergie nouvelle (NEV) qui utilise le méthanol (CH₃OH) comme porteur d'hydrogène. Grâce à un système de reformage du méthanol embarqué, le méthanol est converti en hydrogène, qui est ensuite utilisé pour alimenter une pile à combustible pour la production d'électricité. Contrairement aux véhicules à moteur à combustion interne traditionnels (ICEV), les MHEV éliminent l'utilisation de carburants à base de pétrole. Comparés aux véhicules électriques à batterie (BEV), ils résolvent efficacement le problème de l'autonomie et des difficultés de recharge. Par rapport aux véhicules à pile à combustible à hydrogène (HFCV) qui dépendent du stockage de l'hydrogène sous haute pression, les MHEV réduisent la complexité du développement des infrastructures. Cette approche technologique combine la facilité de stockage et de transport du méthanol avec l'efficacité et la propreté des piles à combustible à hydrogène, ouvrant de nouvelles perspectives dans le domaine de l'utilisation de l'énergie hydrogène.

II. Principes techniques

1. Reformage du méthanol pour la production d'hydrogène
   Le méthanol subit une réaction chimique dans un reformeur, la formule de réaction typique étant :
   CH₃OH + H₂O → 3H₂ + CO₂
   Grâce à l'utilisation de catalyseurs sélectifs (tels que des catalyseurs à base de cuivre ou de métaux précieux), le méthanol réagit efficacement avec la vapeur d'eau à basse température (200-300°C) pour produire un gaz riche en hydrogène. Le défi de ce processus réside dans l'équilibre entre l'activité, la durabilité et le coût du catalyseur, tout en évitant l'effet d'empoisonnement des sous-produits (tels que le monoxyde de carbone) sur la pile à combustible.

2. Production d'électricité par pile à combustible à hydrogène
   L'hydrogène généré pénètre dans une pile à combustible à membrane d'échange de protons (PEMFC), où il subit une réaction électrochimique avec l'oxygène :
   2H₂ + O₂ → 2H₂O + Énergie électrique
   À l'anode, l'hydrogène se dissocie en protons (H⁺) et en électrons. Les électrons circulent dans un circuit externe pour former un courant électrique, tandis que les protons pénètrent la membrane électrolyte et se combinent avec l'oxygène à la cathode pour produire de l'eau. L'efficacité centrale de ce système repose sur l'optimisation des performances de l'ensemble membrane-électrode (MEA). Actuellement, l'industrie réalise des percées technologiques en réduisant l'utilisation de platine (la charge en platine par cellule unique a diminué à 0,2-0,3 g/kW) et en améliorant la durabilité des matériaux de membrane.

III. Coûts de fabrication

(1) État actuel des coûts de fabrication
Prenant l'exemple du camion lourd méthanol-hydrogène Yuancheng Xinghan H de Geely, le coût unitaire est d'environ 8 % à 12 % plus élevé que celui d'un ICEV comparable, principalement concentré dans les domaines suivants :
• Système de reformeur et de pile à combustible : Le prix unitaire actuel des unités nationales de reformage du méthanol est d'environ 150 000 à 200 000 yuans. Le coût des piles à combustible à hydrogène a diminué à 3 000-4 000 yuans/kW en raison des itérations technologiques (données de 2023), mais ils représentent toujours 25 % à 30 % du coût total.

• Économies d'échelle insuffisantes : La capacité de production annuelle des systèmes de reformage du méthanol pour la production d'hydrogène à l'échelle nationale est inférieure à 50 000 unités, et les économies d'échelle n'ont pas encore été réalisées, ce qui entraîne des coûts d'achat élevés pour les pièces.

• Dépendance matérielle aux importations : Les catalyseurs haute performance (tels que les catalyseurs à base de ruthénium) et les ensembles membrane-électrode haut de gamme dépendent des importations, ce qui augmente les coûts globaux.

(2) Perspectives de réduction des coûts
• Localisation accélérée des catalyseurs : On prévoit que le coût des catalyseurs à base de cuivre produits localement sera réduit de 40 % d'ici 2025.

• Production modulaire pour réduire les coûts d'intégration du système : Le prix unitaire d'un dispositif de reformage unique devrait tomber en dessous de 100 000 yuans.

• Production à grande échelle et avancées technologiques dans les piles à combustible à hydrogène : Les coûts pourraient diminuer à 1 500 yuans/kW d'ici 2025.

IV. Coûts d'utilisation

(1) Comparaison des coûts de carburant
Le prix moyen du marché du méthanol est d'environ 3 000 yuans/tonne (2024), tandis que celui du diesel est d'environ 7 500 yuans/tonne. Le coût équivalent en énergie du méthanol est de 40 % à 50 % de celui du diesel.
• Scénario des camions lourds : La consommation de méthanol pour 100 kilomètres est d'environ 15 à 20 kg, tandis que la consommation de diesel est d'environ 35 litres, ce qui entraîne une différence de plus de 1 yuan par kilomètre dans les coûts de carburant.

• Économie des véhicules utilitaires : En supposant un kilométrage quotidien de 300 kilomètres, la différence annuelle de coût de carburant peut atteindre 80 000 à 100 000 yuans.

(2) Avantages des coûts de maintenance
Le système de reformage du méthanol a une structure relativement simple, sans réservoirs de stockage d'hydrogène sous haute pression et sans systèmes complexes de gestion thermique, ce qui prolonge le cycle de maintenance de 30 %. Cependant, la pile à combustible doit être remplacée périodiquement, avec un coût estimé de 50 000 à 80 000 yuans sur une durée de vie de 5 ans.

V. Analyse des défis techniques

1. Défis de démarrage à basse température
   Les systèmes de reformage du méthanol existants subissent une baisse marquée d'efficacité lorsque la température ambiante descend en dessous de -20 °C, nécessitant l'installation supplémentaire de modules de chauffage PTC, ce qui augmente la consommation d'énergie d'environ 15 %. Geely a réduit le temps de démarrage à basse température à 10 minutes en optimisant l'isolation des tuyaux du reformeur et les stratégies de contrôle intelligent de la température, mais le goulot d'étranglement d'un fonctionnement fiable à -30 °C doit encore être surmonté.

2. Problèmes de durabilité du système
   Dans des conditions de haute température et de haute pression, les catalyseurs de reformage sont sujets au frittage et à la déposition de carbone, entraînant une diminution de l'activité. Les données de test montrent qu'après 8 000 heures de fonctionnement continu, l'activité du catalyseur diminue d'environ 18 %, nécessitant l'extension de la durée de vie du catalyseur grâce à la technologie de revêtement et au contrôle précis des conditions de réaction.

3. Assurance de la pureté de l'hydrogène
   L'hydrogène produit par la décomposition du méthanol contient 30 % à 40 % d'eau, nécessitant un module de séchage efficace pour garantir que la pureté de l'hydrogène entrant dans la pile à combustible dépasse 99,95 %. Sinon, cela peut provoquer le givrage de la membrane-électrode ou une diminution des performances. Les technologies actuelles d'élimination de l'eau entraînent une perte d'énergie d'environ 8 % dans le système, ce qui indique une marge importante d'optimisation technologique.

VI. Pratiques opérationnelles de Geely Yuancheng

(1) Progrès dans la commercialisation
Les véhicules électriques méthanol-hydrogène de Geely Yuancheng ont formé une gamme de produits « camions lourds + camions légers + autobus », avec près de 1 000 unités déployées sur le marché. Parmi eux, le camion lourd Yuancheng Xinghan H a réalisé des opérations à grande échelle dans la zone minière d'Ordos et le corridor logistique du Hebei, accumulant plus de 20 millions de kilomètres de kilométrage opérationnel et validant la fiabilité technique.

(2) Construction de réseaux d'approvisionnement énergétique
Grâce à des collaborations avec China Energy Investment Corporation et Baosteel Group, 27 stations de ravitaillement en méthanol ont été établies dans des régions riches en méthanol telles que la Mongolie intérieure et le Shanxi. Une solution de remplacement rapide de modules de méthanol a également été développée, réduisant le temps de ravitaillement unique à moins de 10 minutes et répondant au problème de l'efficacité du ravitaillement.

(3) Points forts des données opérationnelles
Les données de test réelles montrent que l'efficacité de conversion du méthanol des camions lourds de Geely Yuancheng atteint 78 %, avec un poids à vide 300 kg plus léger que la version diesel. Le kilométrage opérationnel annuel atteint 150 000 kilomètres, et les émissions de carbone par unité de chiffre d'affaires sont réduites de 65 %, passant avec succès la certification des « Limites de consommation de carburant pour les véhicules utilitaires lourds ».

VII. Perspectives des scénarios d'application

1. Corridors de transport logistique
   Adaptés aux itinéraires logistiques avec un volume de transport annuel dépassant 100 000 tonnes, un axe de transport vert régional peut être construit grâce à un réseau de stations de ravitaillement en méthanol et à un système de dispatching intelligent. Par exemple, la ligne de transport de conteneurs du Shandong au delta du Yangtsé peut réduire les coûts de carburant annuels de 90 000 yuans par voyage.

2. Scénarios de construction minière
   Dans les zones minières telles que le Shanxi et la Mongolie intérieure, les camions lourds méthanol-hydrogène peuvent réaliser une « conversion du pétrole à l'électricité ». Après les opérations diurnes, ils peuvent utiliser les tarifs d'électricité bas pour électrolyser l'eau pour la production et le stockage d'hydrogène, fonctionnant en boucle fermée la nuit. La réduction annuelle estimée des émissions de carbone est de 1 500 tonnes.

3. Transport interurbain de passagers
   Les autobus interurbains de 35 places conçus de manière modulaire peuvent répondre aux besoins de longue distance des banlieues tout en passant de manière flexible entre les modes d'alimentation hydrogène/méthanol grâce aux stations de ravitaillement en méthanol, répondant aux défis de la construction de lignes doubles pour l'énergie pure/hydrogène.

4. Alimentation électrique d'urgence
   Le système embarqué de reformage du méthanol + pile à combustible peut être rapidement déployé pour fournir un soutien de production d'électricité mobile de 50 à 200 kW pour les opérations de secours et sur le terrain. Il a déjà réalisé une application de vérification de l'alimentation électrique d'urgence de 1 MW dans la zone minière de Lvliang du Shanxi.

Conclusion
Les véhicules électriques méthanol-hydrogène stimulent le développement avec une approche « à double moteur » de « porteur d'hydrogène flexible + commercialisation à bas coût ». Les pratiques de Geely Yuancheng démontrent que, grâce à l'innovation technologique et à l'exploration approfondie des scénarios, cette voie technologique a le potentiel de dépasser les goulots d'étranglement de la promotion de l'énergie hydrogène et de réaliser la fermeture commerciale dans des domaines tels que le transport logistique lourd et le transport minier. Avec la localisation des catalyseurs, l'innovation dans les matériaux de stockage de l'hydrogène et une augmentation du soutien politique, les véhicules électriques méthanol-hydrogène devraient devenir l'un des principaux vecteurs pour que la Chine atteigne ses objectifs de neutralité carbone, remodelant l'écosystème de l'industrie de l'énergie hydrogène.