Une voiture à hydrogène à pile à combustible fonctionne en combinant l’hydrogène et l’oxygène dans un processus qui produit de l’énergie. L’intérêt pour les voitures alimentées par des piles à combustible à hydrogène s’est accru ces dernières années, car les piles à combustible sont plus efficaces et génèrent moins d’émissions d’échappement que les voitures alimentées par des moteurs conventionnels à combustible fossile. L’utilisation généralisée des voitures à hydrogène à pile à combustible pourrait également potentiellement réduire la dépendance mondiale aux combustibles fossiles, tels que l’essence et le diesel, une fois que la technologie et l’infrastructure existent pour soutenir la production, la distribution et l’utilisation généralisées de ces véhicules.
Bien que l’alimentation des voitures avec des piles à combustible soit une idée relativement nouvelle, les piles à combustible elles-mêmes sont utilisées depuis des décennies. L’ex-Union soviétique et les États-Unis ont utilisé la technologie des piles à combustible pour fournir une grande partie de l’énergie aux engins spatiaux habités de leurs programmes spatiaux respectifs depuis les premiers jours de l’ère spatiale. Les ingénieurs spatiaux ont découvert que le poids des batteries limitait la quantité de charge utile pouvant être lancée dans l’espace et limitait également la durée possible des missions spatiales. Les piles à combustible continuent de fournir une grande partie de l’énergie pour les engins spatiaux habités aujourd’hui.
Une pile à combustible fonctionne très bien comme une batterie, en ce sens qu’il s’agit d’une cellule fermée qui produit de l’électricité. Comme une batterie, les piles à combustible d’une voiture à hydrogène à pile à combustible ont un côté négatif, appelé anode, et un côté positif, appelé cathode. Dans de nombreuses piles à combustible, il y a une couche intercalée entre l’anode et la cathode connue sous le nom d’électrolyte.
L’hydrogène gazeux pénètre par le côté anodique de la cellule et traverse un catalyseur, tandis que l’oxygène pénètre par la cathode. Lorsque l’hydrogène traverse le catalyseur, le catalyseur sépare les atomes positifs, appelés protons, et les atomes négatifs, appelés électrons, dans l’hydrogène. La couche d’électrolyte fonctionne comme une barrière qui permet uniquement aux atomes d’hydrogène chargés positivement de la traverser. Les électrons sont empêchés de pénétrer dans la couche d’électrolyte et sont détournés autour de la barrière à travers des fils, où ils se recombineront avec des atomes chargés positivement pour créer de l’eau.
Lorsque les électrons sont acheminés à travers un fil, il crée un courant électrique, produisant de l’énergie. Dans une voiture à hydrogène à pile à combustible, le moteur du véhicule est alimenté par l’électricité produite par les électrons circulant dans le circuit. Tant qu’il y aura un approvisionnement en hydrogène gazeux, le moteur d’une voiture à hydrogène à pile à combustible continuera à produire de l’électricité. L’eau est le seul sous-produit créé à la suite du fonctionnement d’une voiture à hydrogène à pile à combustible, ce qui en fait une alternative plus écologique et durable à l’utilisation de carburants à base de pétrole dans les véhicules.