La première automobile n'était pas à essence, elle fonctionnait à l'hydrogène

Si vous pensez que le premier carburant de l'automobile était l'essence, vous vous trompez en réalité : le tout premier moteur à combustion interne de l'histoire 1806 fonctionnait avec un mélange d'hydrogène et d'oxygène. Ainsi, le précurseur de l'automobile à essence était précisément la technologie que nous clamons aujourd'hui comme étant la voiture à hydrogène. Cette histoire, qui s'étend de l'inventeur suisse François Isaac de Rivaz à Samuel Brown, d'Étienne Lenoir à Karl Benz, est l'un des chapitres les moins connus mais les plus surprenants de l'histoire de l'automobile.

Quand et avec quoi le moteur à combustion interne a-t-il fonctionné pour la première fois ?

La réponse est claire : en 1806 et avec un mélange d'hydrogène et d'oxygène. Cette année-là, François Isaac de Rivaz, officier d'artillerie suisse né à Paris, commença à expérimenter un moteur qui poussait un piston en enflammant un mélange de carburant explosif à l'intérieur d'un cylindre. C'était exactement le noyau du principe de fonctionnement des moteurs que nous utilisons aujourd'hui : brûler le carburant dans le cylindre, pousser le piston. De plus, le moteur de de Rivaz comportait même une allumage par bougie, meaning les deux caractéristiques fondamentales du moteur à essence moderne étaient déjà présentes dans ce premier design.

D'où venait l'idée ? De l'armée. En tant qu'officier d'artillerie, il était très familier avec les explosifs, et cette expérience l'a poussé vers une question étrange mais brillante : au lieu de la vapeur, ne pourrait-on pas pousser le piston directement par une explosion ? En 1804 il commença des expériences d'explosion dans un cylindre et mit rapidement au point un moteur fonctionnel.

Comment fonctionnait la voiture à hydrogène de de Rivaz ?

C'est ici que les choses deviennent vraiment amusantes. Le moteur fonctionnait avec un mélange d'hydrogène et d'oxygène enflammé dans le cylindre. L'hydrogène comprimé était stocké dans un ballon, tandis que l'oxygène était fourni par une entrée d'air séparée. L'allumage ? Une étincelle électrique était produite en appuyant sur un bouton extérieur - avec une pile Volta. Autrement dit, le conducteur déclenchait chaque coup de puissance de sa propre main. Le moteur n'avait pas de mécanisme de synchronisation ; l'admission du carburant comme l'allumage étaient entièrement manuels. Imaginez maintenant : conduire une voiture en appuyant sur un bouton à chaque coup de piston. Salle de sport + chauffeur en un, mais techniquement un véritable moteur à combustion interne.

La transmission de puissance était tout aussi originale. L'explosion poussait le piston vers le haut dans le cylindre vertical, puis lorsque le lourd piston redescendait sous son propre poids, un système de cliquet faisait tourner, via un dispositif de poulie-cercle et de corde, les roues avant de la voiture. Cela semble étrange, mais cela fonctionnait.

Le 30 janvier 1807 à Paris, le brevet numéro 731 fut obtenu ; le bureau des brevets du canton du Valais en Suisse l'a également confirmé. La même année, de Rivaz installa son moteur expérimental dans un véhicule et réussit à parcourir une courte distance - le premier véhicule à rouler avec un moteur à combustion interne était officiellement sur les routes.

Le géant de 1813 : le grand char mécanique

De Rivaz ne s'arrêta pas là et en 1813'te construisit un véhicule bien plus grand : 6 mètres de long, des roues de 2 mètres de diamètre, un poids d'environ 1 tonne . Son cylindre mesurait 1,5 mètre, la course du piston était de 97 cm . Le mélange de carburant était composé d'environ 2 litres de gaz de houille et de 10 à 12 litres d'air. À chaque course de piston, le véhicule avançait de 4 à 6 mètres.

Ses performances ? Dans la ville suisse de Vevey, ce véhicule géant a parcouru 300 kg de pierres et de bois, plus quatre personnes, sur une pente d'environ 9 %, sur 26 mètres vers l'avant - à une vitesse de 3 km/h . N'appelons pas ça rapide, mais c'était un véhicule avançant par sa propre force tout en transportant une charge, et c'était déjà une réussite à l'époque.

Malheureusement, tout le monde n'a pas été convaincu. L'Académie des sciences française défendait l'idée que le moteur à combustion interne n'atteindrait jamais les performances de la machine à vapeur. En y regardant aujourd'hui, on voit à quel point cette prédiction était fausse, n'est-ce pas ?

Mais vraiment le premier ? La question du Pyreolophore

Pour être honnête, le titre de « premier moteur à combustion interne » est encore débattu. Les frères français Nicéphore et Claude Niépce ont développé en 1807 leur moteur appelé Pyreolophore, propulsant un bateau par réaction d'un jet d'eau, et ont obtenu un brevet le 20 juillet 1807. Le brevet de De Rivaz datait, lui, du 30 janvier 1807 - soit quelques mois plus tôt. Comme les deux conceptions fonctionnaient selon des méthodes différentes, la question de savoir « lequel est vraiment le premier » peut varier selon la définition. Mais le premier moteur à avoir parcouru la route avec un véhicule est indéniablement celui de De Rivaz.

Samuel Brown et l'ascension de Shooter's Hill (1826)

L'ingénieur britannique Samuel Brown a développé entre 1825 et 1835 le premier moteur à gaz qui accomplissait réellement un travail et qui était mécaniquement réussi. Son moment de gloire fut le 27 mai 1826: Brown, en raccordant son moteur à un véhicule, a gravi Shooter's Hill au sud-est de Londres. La côte est l'épreuve la plus impitoyable pour un véhicule motorisé ; cette ascension s'est conclue à la grande satisfaction de nombreux spectateurs.

La fiche technique du moteur était également impressionnante : 4 hp de puissance, 2 cylindres, un fonctionnement au gaz atmosphérique et un volume de 89 litres . Oui, 89 litres - nous ne parlons même pas du volume de nos moteurs actuels. Notons que, bien que Brown se soit distingué avec cet essai sur véhicule, on sait que le moteur gaz-vide fut par la suite utilisé avec du gaz de houille au lieu d'hydrogène, à des fins de pompage. On dit aussi que Brown avait adapté une ancienne machine à vapeur de Newcomen pour brûler du gaz - c'est donc ici que se voit le lien entre les pionniers de l'hydrogène et l'ère de la vapeur.

L'Hippomobile de Lenoir : circuler à l'hydrogène dans Paris

Vient ensuite peut-être la figure la plus attachante de l'histoire : l'ingénieur d'origine belge Jean-Joseph-Étienne Lenoir. En 1860, il obtint du Conservatoire National des Arts et Métiers de Paris un brevet pour un moteur à air se dilatant par combustion de gaz. En 1863, il construisit le Hippomobile- un véhicule tricycle dont le nom dérivait de l'attelage à cheval et qui transportait son propre moteur à combustion interne.

Et voici de nouveau l'hydrogène : l'Hippomobile était dotée d'un moteur à un seul cylindre fonctionnant à l'hydrogène produit par électrolyse de l'eau. Le moteur fonctionnait selon des cycles naturels. Autrement dit, Lenoir décomposait sa propre eau en électricité et produisait lui-même son carburant. L'idée qu'on appelle aujourd'hui hydrogène vert roulait déjà dans les rues de Paris en 1863.

En septembre 1863, Lenoir effectua un trajet d'environ 10 kilomètres depuis son atelier de la Rue de la Roquette. Il parcourut ensuite un trajet aller-retour de Paris à Joinville-le-Pont de 11 km ; chaque trajet dura environ 90 minutes et la vitesse maximale était d'environ ~9 km/h . Un autre récit indique une distance de 11 milles et une durée de 3 heures ; la différence provient probablement de variations d'itinéraire et de mesure, mais la conclusion reste la même : le véhicule était plus lent qu'une marche soutenue. Néanmoins, les roues tournaient, et le moteur le faisait avec son propre carburant. Lenoir raconta des années plus tard qu'il avait utilisé son moteur à maintes reprises pour faire fonctionner une charrette de ferme entre Paris et Joinville-le-Pont. Il adapta également son moteur à divers gaz comme le gaz de houille, et environ 350-400 moteurs à gaz Lenoir furent produits et vendus - soit, pour la première fois, un véritable succès commercial.

Les pionniers côte à côte : qui, quand, avec quoi ?

Comment Karl Benz a-t-il bâti sur l'héritage de l'hydrogène ?

Après 80 ans d'évolution de l'hydrogène, comment l'essence est-elle devenue reine ? La réponse comporte plusieurs volets. D'abord, il fallait préparer le terrain : En 1876, Nikola Otto, s'inspirant des limites des machines à vapeur, développa le premier moteur à combustion interne à quatre temps couronné de succès. Le moteur à double effet avec allumage par étincelle électrique qu'inventa Lenoir entre 1858 et 1860 et breveta en 1860 constituait également un maillon essentiel de cette chaîne.

Grâce au succès commercial de ses moteurs, Benz put consacrer davantage de temps à son rêve d'une voiture légère fonctionnant à l'essence. Résultat : le brevet, déposé le 29 janvier 1886 à Mannheim pour le véhicule à trois roues Benz Patent-Motorwagen - dans le dossier, il est désigné comme un véhicule fonctionnant au gaz. Avec la production de véhicules à essence extrêmement performants et pratiques tant par Benz que par Gottlieb Daimler, l'ère de l'automobile moderne débuta ; c'est pourquoi Benz est généralement considéré comme l'inventeur de l'automobile.

Mais n'oublions pas ceci : la page histoire de Mercedes-Benz elle-même cite aussi des pionniers comme Rivaz, Lenoir et l'Autrichien Siegfried Marcus, en précisant que certains ne sont restés que sur le papier et que d'autres n'étaient que de petits véhicules incapables de transporter des personnes. La supériorité de Benz venait du fait que les conceptions à hydrogène n'étaient pas pratiques et que les véhicules à essence à cycle Otto dominaient le domaine commercial. Autre raison technique : la plupart des premiers moteurs fonctionnaient, tout comme la machine à vapeur, sur le principe atmosphérique - c'est-à-dire que l'explosion ne produisait pas directement la propulsion, mais créait un vide qui tirait le piston vers le bas. Le dispositif introduit par Benz était plus efficace.

Le couronnement de l'essence non plus ne s'est pas fait du jour au lendemain. L'essence n'a commencé à être considérée comme un carburant précieux qu'en 1892 avec l'invention de l'automobile. Entre 1900 et 1910 l'invention du carburateur à pulvérisation a ouvert la voie à l'utilisation de l'essence non raffinée dans les véhicules. Et en 1920 il y avait sur les routes 9 millions de véhicules à essence. L'avantage de 80 ans de l'hydrogène avait été cédé à l'essence.

L'hydrogène est-il de retour aujourd'hui ?

Le plus beau, c'est que l'histoire n'est pas close. Le moteur à combustion interne à hydrogène est encore développé aujourd'hui, et de nombreuses sources s'accordent à dire que le mérite de l'invention de ce moteur revient aussi à Rivaz. Le géant britannique des équipements de construction JCB affirme être la première entreprise d'équipements de construction à avoir développé un moteur à combustion entièrement fonctionnel fonctionnant à l'hydrogène, et déclare avoir effectué plus de 50.000 heures de tests dans un projet de 100 millions de livres avec 150 ingénieurs.

Il y a aussi du mouvement du côté des piles à combustible. Le marché moderne des véhicules à hydrogène vaut 8,31 milliards de dollars en 2025 et une croissance annuelle d'environ 20 % est prévue pour les cinq prochaines années. Des modèles comme la Toyota Mirai, la Hyundai Nexo et la Honda FCX Clarity ont été vendus sur des marchés sélectionnés ; les coûts des piles à combustible ont également baissé de 80 % depuis 2002. Ainsi, l'idée de de Rivaz de 1806 est de nouveau sur la table deux siècles plus tard - cette fois avec des budgets bien plus sérieux.

La racine du moteur à essence remonte à l'hydrogène : le dernier mot

Dans notre prochain sujet automobile, si quelqu'un affirme que l'automobile est née à l'essence, vous avez désormais une carte en main : le moteur de l'automobile est né avec l'hydrogène, et il n'a été converti à l'essence que des décennies plus tard. Ce moteur à piston lourd, à bouton et à ballon, né de l'expérience d'artilleur de De Rivaz, était une idée faible mais réelle ; Brown l'a fait grimper une côte, Lenoir l'a promené dans les rues de Paris, et Benz l'a transformé en une industrie avec l'essence. L'Histoire fait parfois des tours - et ce tour se termine peut-être là où il a commencé. Lequel trouves-tu le plus intéressant : qu'une histoire commencée à l'hydrogène ait dévié vers l'essence, ou qu'elle y retourne ?

Sources

• Le moteur de De Rivaz
• Les précurseurs de l'automobile
• Samuel Brown (ingénieur)
• La première automobile - The Engines of Our Ingenuity
• Hippomobile
• La Benz Patent Motor Car (1885-1886)
• Histoire de l'essence - U.S. EIA
• Quelqu'un a-t-il déjà fabriqué un moteur à hydrogène ?
• Le passé, le présent et l'avenir des véhicules à hydrogène