Le principe de la pile à combustible est connu depuis déjà plus d'un siècle. En recombinant de l'hydrogène et de l'oxygène à travers une membrane, il est possible de créer simultanément de l'eau, de la chaleur et de l'électricité. Mais si ce principe est simple, sa mise en œuvre est complexe et coûteuse. Les applications envisageables n'en sont pas moins nombreuses : de la micro-pile, qui ne produit que les quelques watts pour l'alimentation d'un téléphone mobile, à la grosse unité capable de produire 1 MWe pour alimenter un immeuble, en passant par la pile moyenne destinée aux applications dans le secteur des transports.

Trois obstacles techniques subsistent pour le développement commercial des piles à combustible : une usure trop rapide des matériaux, le manque de fiabilité des composants et leur coût. Parmi les nouveaux types prometteurs, citons la pile à membrane échangeuse de protons (pour les transports), la pile à oxyde solide (applications « stationnaires ») et la pile à méthanol ou éthanol direct (alimentation d'appareils électroniques et outillage portatif). Pour la première, l'enjeu des recherches est de faire passer son coût en dessous de 50 €kW contre 7 600 €kW actuellement. La seconde a une température de fonctionnement très élevée (800 °C) qui permet d'utiliser directement le gaz naturel sans reformage. La troisième a l'avantage de consommer directement l'hydrogène contenu dans l'alcool. Le marché mondial des piles à combustible pourrait atteindre 120 milliards d'euros, dont 20 % pour la production d'électricité et de chaleur dans les installations fixes, 40 % pour l'électronique nomade (alimentation des téléphones portables notamment) et 40 % pour les transports. Sans condition de compétitivité.