Le défi

Historique et contexte 

Les FAC et l’Organisation du traité de l’Atlantique Nord (OTAN) ont pour objectif d’atteindre la carboneutralité d’ici 2050. Le MDN est chargé de se procurer des véhicules écologiques (à batterie ou à hydrogène) et d’élaborer des plans de décarbonisation pour les flottes opérationnelles. La transition des flottes commerciales  vers des plateformes à zéro émission est en cours, cependant le remplacement des combustibles fossiles pour les plateformes militaires (navires, aéronefs, véhicules blindés) présente des défis importants, tels que le processus complexe de transition de l’ancienne source d’énergie vers des sources renouvelables, les limites de la densité énergétique des sources renouvelables, les répercussions de ces sources renouvelables sur l’environnement, les importantes infrastructures requises, etc. Des combustibles de remplacement comme l’ammoniac, le méthanol, l’éthanol et des biocombustibles sont à l’étude, mais ils ne peuvent pas encore être adoptés pour des raisons liées à la sécurité, au coût et à l’infrastructure nécessaire.

Les véhicules à batterie et à hydrogène destinés à une utilisation militaire présentent des obstacles supplémentaires : les batteries nécessitent une infrastructure de recharge considérable, qui est rare dans les zones militaires et vulnérable aux attaques ou aux catastrophes naturelles; le stockage classique de l’hydrogène nécessite une compression à haute pression (de 350 à 700 bar) ou un refroidissement à -253 °C, deux conditions difficiles à atteindre pour les plateformes opérationnelles dans des environnements hostiles. Il est essentiel de surmonter ces obstacles supplémentaires pour assurer la décarbonisation des véhicules terrestres du MDN et des FAC en vue d’atteindre les objectifs de carboneutralité, et ce, sans perturber les opérations.

Résultats essentiels

Le MDN et les FAC cherchent des solutions innovantes pour le stockage de l’hydrogène en état solide en vue d’appuyer la décarbonisation des véhicules lourds de l’Armée canadienne (comme les véhicules logistiques et/ou blindés) et ainsi permettre l’utilisation de ces solutions en toute sécurité dans des environnements opérationnels.

Les solutions proposées doivent :

• Fournir une méthode sûre de stockage et de transport de l’hydrogène pour la logistique militaire dans des environnements extrêmes et vulnérables. Dans ce contexte, « sûre » signifie que le produit est non toxique pour les humains, ininflammable à une température comprise entre -45 °C et 50 °C, résistant à l’inflammation mécanique, moins inflammable que d’autres combustibles liquides ou gazeux, incapable d’entretenir une combustion autogène en l’absence d’oxygène et incapable de produire des réactions exothermiques indésirables au contact de composés courants tels que l’eau, l’air, etc.;
• Être compact et avoir une densité énergétique d’au moins 500 Wh/L;
• Assurer l’évolutivité, de sorte qu’au fur et à mesure que le système se développe, le temps de ravitaillement demeure le même; et,
• Être capable de survivre, c’est-à-dire que la solution doit pouvoir résister à des contraintes physiques sans être endommagée immédiatement. Ces contraintes comprennent la torsion, les vibrations et d’autres contraintes mécaniques. La solution doit survivre à des projectiles cinétiques ou explosifs sans subir de défaillance catastrophique ou d’explosion.

Résultats souhaités

Outre les résultats essentiels, les solutions proposées doivent présenter les caractéristiques suivantes, sans toutefois s’y limiter :

• Démontrer que la solution peut s’appliquer à différentes plateformes, telles que les navires et les aéronefs.
• Démontrer que la solution peut atteindre une densité énergétique supérieure à celle des batteries actuelles (250 à 500 Wh/kg et 700 Wh/L).
• Être adaptable, de sorte que la solution puisse être conçue sous distinctes formes, tailles et capacités; et pour différentes utilisations.
• Être abordable, de sorte à permettre de stocker 1 kg d’hydrogène à des coûts inférieurs aux coûts actuel, qui sont de 10 $ à 16 $/kg pour un stockage d’hydrogène liquide ou gazeux.
• Être très robustes, la solution doit comporter le moins de composants mobiles et d’éléments électroniques possible, afin de réduire le nombre de points de défaillance.