La pile à combustible serait la solution technologique la plus propre, mais aussi la plus coûteuse, et donc la moins rentable parmi les diverses voies envisagées pour rendre les automobiles moins pullulantes. La voiture à hydrogène, fonctionnant avec une pile à combustible, ne constituerait pas la révolution technologique de masse dans le marché mondial de l’automobile avant des décennies.

Ainsi, le rapport réalisé par des parlementaires française, intitulé "la voiture du future : moins polluante et plus économe" (Rapport de l’Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et techniques –OPECST– n°125 2005-2006 rédigés par MM. Christian Cabal et Claude Gatignol, 14 décembre 2005) souligne les nombreux obstacles à la diffusion de cette technologie. En particulier, la production, le stockage et le transport d’hydrogène ne seraient pas assez maîtrisés et sécurisés pour offrir une solution viable avant une vingtaine d’années ! Toutefois, cela n’empêche pas certains constructeurs automobiles et certaines autorités publiques d’engager des fonds importants dans le développement, voir la production, de véhicule à pile à combustible. Plusieurs grands constructeurs (Toyota, Honda, Daimler-Chrysler, General Motors) peuvent aujourd’hui proposer des véhicules utilitaires et des bus, dont certains sont en fonction pour les services publics de plusieurs grandes villes comme à Madrid ou San Fransisco. Mais la production en grandes séries de véhicules à hydrogène apparaît beaucoup plus difficile à imaginer dans un avenir proche.

Le constructeur le plus avancé et le plus optimiste en matière de voiture à hydrogène est sans doute le constructeur américain General Motors qui a indiqué en 2005 sa volonté de produire en masse des véhicules à pile à combustible à l’horizon 2010. C’est du moins ce qu’ont annoncé les plus hauts dirigeants du géant américain, tels Larry Burns, vice-président en charge des nouvelles technologies, qui évaluait lors du Salon de Detroit de février 2005 que la firme pourrait produire 1 millions de véhicules à hydrogène à l’horizon 2010. Il est vrai que General Motors a investi des sommes considérables dans la technologie de la pile à combustible. Ainsi Tim Vail, directeur du programme de commercialisation du système de propulsion hydrogène chez GM explique que le programme, lancé à partir de 1997, avait absorbé plus de 1 milliard de dollars en une dizaine d’année et qu’il mobilisait plus de 500 ingénieurs et scientifiques, pour la plupart réalisant l’effort de R&D dans le Fuel Cell Activity Center, à Honeyone Falls, près de New York (Les Echos, 22 sept. 2006). L’ambition de GM peut paraître démesurée au regard du coût unitaire actuel ou anticipé à court terme. Pourtant, la firme s’oriente vers un principe d’adaptation des moteurs à pile à combustible sur les châssis des véhicules "normaux" produits en masse dans les infrastructures existantes, ce qui pourrait réduire de manière significative les coûts de production. A côté de GM, les autres constructeurs semblent moins ambitieux en matière de véhicules à hydrogène en grandes séries, ce qui n’empêche pas des efforts significatifs. En France, une pile à hydrogène a été mise au point par le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) : elle porte le nom de Genepac. Dans la foulée, PSA a annoncé sa volonté de mettre au point un prototype de véhicule à hydrogène de conception française.

Dans l’ensemble, cependant, les défis à relever pour avoir des véhicules à hydrogènes commercialisés en masse sont immenses et peuvent être rangés en trois ensembles : les défis d’ordre technique, les défis d’efficacité productive et les défis de l’utilisation de l’hydrogène.

Les défis d’ordre techniques, déjà nombreux lorsqu’il s’agit de fabriquer un prototype sont démultipliés dans la perspective d’une production en masse. Par exemple, ceux qui développent la technologie de la pile à combustible utilise du Nafion, un polymère produit par le géant américain de la chimie DuPont, dont les performances, suffisantes pour produire des prototypes, ne répondent pas au défi de faire rouler une voiture de grande consommation avec ses 5000 heures de durée de vie. En particulier, le Nafion ne supporte pas des températures excédant 80° C, ce qui impose un système d’extraction de la chaleur produite pas la réaction électrochimique de la pile à combustible qui n’est aujourd’hui pas suffisant lors des chaleurs estivales. D’autres problèmes techniques se posent, comme le démarrage par grand froid, mais les solutions techniques se développent (la pile à combustible de Honda démarrerait désormais à -20°) et les défis les plus importants sont sans doute ailleurs.

Les défis de l’efficacité de la production sont centraux. A l’heure actuelle, les coûts de production de moteurs à pile à combustibles sont largement plus élevés que les coûts des moteurs à essence traditionnels. Le défi en la matière consiste à se rapprocher du coût de production moyen d’un moteur qui est d’environ 50 dollars/KW, alors que par exemple, la production d’un moteur à pile à combustible par GM serait encore 10 fois supérieure.

Les défis du recours à l’hydrogène ne sont pas minces. Bien que l’hydrogène soit un des éléments les plus abondants sur terre, il n’est pas disponible à l’état « pur ». Il faut l’extraire à partir d’une source d’hydrogène (gaz naturel, ou tout simplement l’eau) et d’une source d’énergie (électricité, hydrocarbure). Alors que l’hydrogène est un produit courant dans certaines industries (production d’ammoniaque, raffinage du pétrole, méthanol) et qu’il représente déjà près de 2% de la consommation mondiale d’énergie, son utilisation massive dans l’industrie automobile pose de nombreuses difficultés en ce qui concerne la méthode de fabrication et la localisation de la production d’hydrogène (embarquée sur le véhicule ou pas), le stockage de l’hydrogène (compression, liquéfaction…). Un élément essentiel concerne la mise en place d’un réseau de stations hydrogènes permettant le ravitaillement des véhicules. Des initiatives ont été lancées, notamment en Californie où 150 à 200 stations-service distribuant de l’hydrogène devraient être construite à l’horizon 2010. Reste encore la question de l’approvisionnement des stations et plus généralement la question de la sécurité compte tenu des risques d’explosion.

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