Révolution des piles à combustible : comment l’hydrogène transforme les transports, l’énergie et la technologie en 2025

Les piles à combustible sont passées du laboratoire à l’avant-scène de la révolution de l’énergie propre. En 2025, l’énergie à base d’hydrogène connaît un élan sans précédent dans tous les secteurs industriels. Ces dispositifs produisent de l’électricité par voie électrochimique—souvent à partir d’hydrogène—avec zéro émission à l’échappement (seulement de la vapeur d’eau) et une grande efficacité. Toutes les grandes économies considèrent désormais les piles à combustible comme essentielles pour décarboner les secteurs que les batteries et le réseau électrique peinent à atteindre. Les gouvernements déploient des stratégies hydrogène, les entreprises investissent des milliards dans la R&D et les infrastructures, et les véhicules et systèmes d’alimentation à pile à combustible arrivent sur le marché en nombre croissant. Ce rapport propose une analyse approfondie du paysage actuel des piles à combustible, couvrant les principaux types de piles à combustible et leurs applications dans les transports, la production d’électricité stationnaire et les appareils portables. Nous passons en revue les innovations technologiques récentes qui améliorent les performances et réduisent les coûts, évaluons l’impact environnemental et la faisabilité économique des piles à combustible, et examinons les dernières tendances du marché, politiques et évolutions industrielles à l’échelle mondiale. Des points de vue de scientifiques, d’ingénieurs et de dirigeants du secteur sont inclus pour mettre en lumière à la fois l’enthousiasme et les défis à venir.

Les piles à combustible ne sont pas une idée nouvelle – les premières unités alcalines ont contribué à alimenter les vaisseaux spatiaux Apollo – mais elles sont aujourd’hui enfin prêtes pour une adoption massive. Comme l’a observé en 2025 la Dre Sunita Satyapal, directrice de longue date du programme hydrogène du Département de l’Énergie des États-Unis, lors d’une interview : la R&D soutenue par le gouvernement a permis d’obtenir plus de « 1000 brevets américains… incluant des catalyseurs, membranes et électrolyseurs », et a conduit à des succès concrets comme « environ 70 000 chariots élévateurs à pile à combustible hydrogène en service dans de grandes entreprises telles qu’Amazon et Walmart », prouvant que des financements ciblés « peuvent favoriser des percées sur le marché. » innovationnewsnetwork.com Les piles à combustible actuelles sont plus efficaces, durables et abordables que jamais, mais des obstacles subsistent. Le coût, l’infrastructure hydrogène et la durabilité restent « l’un des plus grands défis » selon Satyapal innovationnewsnetwork.com, et les sceptiques soulignent que les progrès ont parfois été en deçà des attentes. Néanmoins, avec un soutien solide et de l’innovation, l’industrie des piles à combustible connaît une croissance et un optimisme significatifs, posant les bases d’un avenir alimenté par l’hydrogène. Pour reprendre les mots de l’ingénieur en chef hydrogène de Toyota, « Ce n’a pas été un chemin facile, mais c’est le bon chemin. » pressroom.toyota.com

(Dans les sections ci-dessous, nous explorerons toutes les facettes de la révolution des piles à combustible, avec des données actualisées et des citations d’experts du monde entier.)

Principaux types de piles à combustible

Les piles à combustible existent en plusieurs types, chacune ayant des électrolytes uniques, des températures de fonctionnement différentes et des applications les mieux adaptées energy.gov. Les principales catégories comprennent :

Piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) – Également appelées piles à combustible à membrane électrolytique polymère, les PEMFC utilisent une membrane polymère solide comme électrolyte et un catalyseur à base de platine. Elles fonctionnent à des températures relativement basses (~80°C), permettant un démarrage rapide et une densité de puissance élevée energy.gov. Les piles à combustible PEM nécessitent de l’hydrogène pur (et de l’oxygène de l’air) et sont sensibles aux impuretés comme le monoxyde de carbone energy.gov. Leur conception compacte et légère les rend idéales pour les véhicules – en effet, les PEMFC alimentent la plupart des voitures, bus et camions à hydrogène aujourd’hui energy.gov. Les constructeurs automobiles ont passé des décennies à améliorer la technologie PEM, en réduisant la quantité de platine et en augmentant la durabilité.
Piles à combustible à oxyde solide (SOFC) – Les SOFC utilisent un électrolyte en céramique dure et fonctionnent à des températures très élevées (600–1 000°C) energy.gov. Cela permet la reformage interne des carburants – elles peuvent fonctionner à l’hydrogène, au biogaz, au gaz naturel ou même au monoxyde de carbone, convertissant ces carburants en hydrogène en interne energy.gov. Les SOFC peuvent atteindre ~60 % d’efficacité électrique (et >85 % en mode cogénération) energy.gov. Elles n’ont pas besoin de catalyseurs en métaux précieux grâce à la température de fonctionnement élevée energy.gov. Cependant, la chaleur extrême implique un démarrage lent et des défis liés aux matériaux (stress thermique et corrosion) energy.gov. Les SOFC sont principalement utilisées pour la production d’électricité stationnaire (d’unités de 1 kW jusqu’à des centrales de plusieurs MW) où leur flexibilité en matière de carburant et leur efficacité sont de grands atouts. Des entreprises comme Bloom Energy ont déployé des systèmes SOFC pour des centres de données et des services publics, et le Japon compte des dizaines de milliers de petites SOFC dans les foyers pour la cogénération.
Piles à combustible à acide phosphorique (PAFC) – Les PAFC utilisent de l’acide phosphorique liquide comme électrolyte et généralement un catalyseur au platine. Il s’agit d’une technologie de pile à combustible plus ancienne, de « première génération », qui a été la première à être utilisée commercialement de façon stationnaire energy.gov. Les PAFC fonctionnent à environ 150–200°C et sont plus tolérantes à l’hydrogène impur (par exemple, reformé à partir de gaz naturel) que les PEMFC energy.gov. Elles ont été utilisées dans des applications stationnaires comme des générateurs sur site pour les hôpitaux et les immeubles de bureaux, et même dans certains essais de bus au début energy.gov. Les PAFC peuvent atteindre environ 40 % d’efficacité électrique (jusqu’à 85 % en cogénération) energy.gov. Les inconvénients sont leur grande taille, leur poids élevé et leur forte teneur en platine, ce qui les rend coûteuses energy.gov. Aujourd’hui, les PAFC sont encore fabriquées par des entreprises comme Doosan pour la production d’électricité stationnaire, bien qu’elles soient en concurrence avec des types plus récents.
Piles à combustible alcalines (AFC) – Parmi les premières piles à combustible développées (utilisées par la NASA dans les années 1960), les AFC utilisent un électrolyte alcalin tel que l’hydroxyde de potassium. Elles offrent de hautes performances et une grande efficacité (plus de 60 % dans les applications spatiales) energy.gov. Cependant, les AFC traditionnelles à électrolyte liquide sont extrêmement sensibles au dioxyde de carbone – même le CO₂ présent dans l’air peut dégrader les performances en formant des carbonates energy.gov. Cela a historiquement limité les AFC à des environnements fermés (comme les engins spatiaux) ou a nécessité de l’oxygène purifié. Les développements modernes incluent les piles à combustible à membrane alcaline (AMFC) qui utilisent une membrane polymère, réduisant la sensibilité au CO₂ energy.gov. Les AFC peuvent utiliser des catalyseurs sans métaux précieux, ce qui les rend potentiellement moins chères. Certaines entreprises réexaminent la technologie alcaline pour certains usages (par exemple, la société britannique AFC Energy déploie des systèmes alcalins pour l’alimentation hors réseau et la recharge de véhicules électriques). Des défis subsistent concernant la tolérance au CO₂, la durabilité des membranes et la durée de vie plus courte par rapport aux PEM energy.gov. Aujourd’hui, les AFC trouvent des applications de niche, mais la R&D en cours pourrait les rendre viables pour la gamme de petites à moyennes puissances (de quelques watts à quelques kilowatts).
Les piles à combustible à carbonate fondu (MCFC) – Les MCFC sont des piles à combustible à haute température (fonctionnant à environ 650°C) qui utilisent un électrolyte de sel de carbonate fondu suspendu dans une matrice céramique energy.gov. Elles sont destinées aux grandes centrales électriques stationnaires fonctionnant au gaz naturel ou au biogaz – par exemple, la production d’électricité pour les services publics ou la cogénération industrielle. Les MCFC peuvent utiliser des catalyseurs au nickel (pas de platine) et réformer en interne les hydrocarbures en hydrogène à la température de fonctionnement energy.gov. Cela signifie que les systèmes MCFC peuvent être alimentés directement avec des combustibles comme le gaz naturel, générant de l’hydrogène in situ et simplifiant ainsi le système (pas besoin de réformeur externe) energy.gov. Leur rendement électrique peut approcher 60–65 %, et avec l’utilisation combinée de la chaleur résiduelle, ils peuvent dépasser 85 % d’efficacité energy.gov. Le principal inconvénient est la durabilité : l’électrolyte de carbonate corrosif et la haute température accélèrent la dégradation des composants, limitant la durée de vie à environ 5 ans (~40 000 heures) dans les conceptions actuelles energy.gov. Les chercheurs cherchent à développer des matériaux et des conceptions plus résistants à la corrosion pour prolonger la durée de vie. Les MCFC ont été déployées à l’échelle de plusieurs centaines de mégawatts en Corée du Sud (l’un des leaders mondiaux des piles à combustible stationnaires, avec plus de 1 GW de puissance de piles à combustible installée à la mi-2020) fuelcellsworks.com. Aux États-Unis, des entreprises comme FuelCell Energy proposent des centrales MCFC pour les services publics et les grandes installations, souvent en partenariat avec des fournisseurs de gaz naturel.
Piles à combustible direct au méthanol (DMFC) – Une sous-catégorie de la technologie des piles à combustible PEM, les DMFC oxydent le méthanol liquide (généralement mélangé à de l’eau) directement à l’anode de la pile à combustible energy.gov. Elles produisent du CO₂ comme sous-produit (puisque le méthanol contient du carbone), mais offrent un carburant liquide pratique, plus facile à manipuler que l’hydrogène. La densité énergétique du méthanol est supérieure à celle de l’hydrogène comprimé (mais inférieure à celle de l’essence) et il peut tirer parti des infrastructures logistiques existantes pour les carburants energy.gov. Les DMFC sont généralement des unités de faible puissance (de quelques dizaines de watts à quelques kW) utilisées dans des applications portables et à distance : par exemple, des chargeurs de batteries hors réseau, des packs d’alimentation portables militaires ou de petits dispositifs de mobilité. Contrairement aux PEMFC à hydrogène, les DMFC n’ont pas besoin de réservoirs haute pression – le carburant peut être transporté dans des bouteilles légères. Cependant, les systèmes DMFC ont un rendement et une densité de puissance plus faibles, et le catalyseur peut être empoisonné par des produits intermédiaires de réaction. Ils utilisent également encore des catalyseurs à métaux précieux. Les DMFC ont suscité de l’intérêt pour l’électronique grand public dans les années 2000 (prototypes de téléphones et d’ordinateurs portables à pile à combustible), mais les batteries lithium modernes les ont largement supplantés dans ce domaine. Aujourd’hui, les DMFC et autres piles à combustible portables sont utilisés là où une alimentation hors réseau de longue durée est nécessaire sans dépendre de batteries lourdes ou de générateurs – par exemple par l’armée et dans des capteurs environnementaux éloignés. Le marché des DMFC reste relativement petit (quelques centaines de millions de dollars USD à l’échelle mondiale imarcgroup.com), mais des progrès constants sont réalisés pour améliorer la performance et la durabilité des piles à combustible au méthanol techxplore.com.

Chaque type de pile à combustible présente des avantages adaptés à des cas d’utilisation particuliers – des moteurs de voiture à démarrage rapide (PEMFC) aux centrales électriques de plusieurs mégawatts (MCFC et SOFC). Le tableau 1 ci-dessous résume les principales caractéristiques et utilisations typiques :

(Tableau 1 : Comparaison des principaux types de piles à combustible – PEMFC, SOFC, PAFC, AFC, MCFC, DMFC) energy.gov

Type de pile à combustible	Électrolyte & Température	Applications clés	Avantages	Inconvénients
PEMFC	Membrane polymère ; ~80°C	Véhicules (voitures, bus, chariots élévateurs) ; certaines applications stationnaires et portables	Haute densité de puissance ; démarrage rapide ; compact energy.gov	Nécessite H₂ pur et catalyseur au platine ; sensible aux impuretés energy.gov.
SOFC	Oxyde céramique ; 600–1000°C	Production d’électricité stationnaire (micro-CHP, grandes centrales) ; potentiel pour navires, prolongateurs d’autonomie	Flexible en carburant (peut utiliser gaz naturel, biogaz) ; très efficace (60%+) ; pas de métaux précieux nécessaires energy.gov.	Démarrage lent ; défis liés aux matériaux à haute température ; nécessite isolation et gestion des cycles thermiques energy.gov.
PAFC	Acide phosphorique liquide ; ~200°C	Unités CHP stationnaires (classe 200 kW) ; premières démonstrations sur bus	Technologie mature ; tolérante au carburant reformé (présence de CO) energy.gov ; bonne efficacité CHP (85% avec utilisation de la chaleur).	Grande et lourde ; forte teneur en platine (coûteux) energy.gov ; ~40% d’efficacité électrique ; utilisation en déclin progressif.
AFC	Alcalin (KOH ou membrane) ; ~70°C	Applications spatiales ; systèmes portables et de secours de niche	Haute efficacité et performance (en environnement sans CO₂) energy.gov ; peut utiliser des catalyseurs non précieux.	Intolérant au CO₂ (sauf versions AMFC améliorées) energy.gov ; les conceptions traditionnelles nécessitent O₂ pur ; les nouveaux types de membranes améliorent encore la durabilité energy.gov.
MCFC	Carbonate fondu ; ~650°C	Centrales électriques à l’échelle industrielle ; cogénération industrielle (centaines de kW à multi-MW)	Flexible en carburant (reformage interne du CH₄) ; haute efficacité (~65% élec.) energy.gov ; utilise des catalyseurs bon marché (nickel).	Durée de vie courte (~5 ans) due à la corrosion <a href= »https://www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells#:~:text=itself%20by%20a%20process%20called,reformingenergy.gov ; température de fonctionnement très élevée ; uniquement pour une utilisation stationnaire à grande échelle (pas adapté aux véhicules).
DMFC	Membrane polymère (alimentée au méthanol) ; ~60–120°C	Générateurs portables ; remplacement de batteries militaires ; petits dispositifs de mobilité	Utilise du méthanol liquide comme carburant (transport facile, densité énergétique élevée par rapport à H₂) energy.gov ; ravitaillement simple.	Puissance et rendement plus faibles ; émet un peu de CO₂ ; problèmes de passage du méthanol et d’empoisonnement du catalyseur.

(Remarque : Il existe d’autres types spécialisés de piles à combustible, tels que les piles à combustible régénératives/réversibles qui peuvent fonctionner en sens inverse comme des électrolyseurs, ou les piles à combustible microbiennes qui utilisent des bactéries pour produire de l’électricité, mais celles-ci dépassent le cadre de ce rapport. Nous nous concentrons sur les principales catégories commerciales/de recherche ci-dessus.)

Les piles à combustible dans les transports

Peut-être l’utilisation la plus visible des piles à combustible se trouve dans les transports. Les véhicules électriques à pile à combustible à hydrogène (FCEV) complètent les véhicules électriques à batterie en offrant un ravitaillement rapide et une longue autonomie avec zéro émission à l’échappement. En 2025, des bus, camions, voitures et même trains à pile à combustible sont déployés en nombre croissant, notamment pour des usages où le poids ou le temps de charge des batteries pose problème. Comme l’a noté une coalition de plus de 30 PDG du secteur dans une lettre conjointe aux dirigeants de l’UE, « les technologies de l’hydrogène sont essentielles pour garantir une décarbonation diversifiée, résiliente et rentable du transport routier », arguant qu’une approche à double voie avec batteries et piles à combustible « sera moins coûteuse pour l’Europe que de ne compter que sur l’électrification. » hydrogen-central.com

Voitures et SUV à pile à combustible

Les FCEV de tourisme comme la Toyota Mirai et la Hyundai Nexo sont sur le marché depuis quelques années. Celles-ci utilisent des piles à combustible PEM pour alimenter des moteurs électriques, similaires aux véhicules électriques à batterie mais ravitaillées en hydrogène gazeux en 3 à 5 minutes. Toyota, Hyundai et Honda ont collectivement mis des dizaines de milliers de voitures à pile à combustible sur les routes dans le monde (cela reste toutefois un marché de niche comparé aux véhicules électriques à batterie). En 2025, le marché mondial des FCEV est évalué à environ 3 milliards de dollars, avec une croissance prévue de plus de 20 % par an globenewswire.com. L’adoption par les consommateurs est la plus forte dans les régions disposant d’une infrastructure de ravitaillement en hydrogène : Californie (États-Unis), Japon, Corée du Sud et quelques pays européens (Allemagne, Royaume-Uni, etc.). Par exemple, l’Allemagne compte désormais plus de 100 stations de ravitaillement en hydrogène opérationnelles à l’échelle nationale globenewswire.com, et le Japon en compte environ 160, faisant de ces pays des marchés de choix pour les FCEV. La France a lancé un plan national hydrogène de 7 milliards d’euros qui inclut le déploiement de bus à hydrogène et de véhicules utilitaires légers pour les usages gouvernementaux et de transport public globenewswire.com.

Les constructeurs automobiles restent engagés dans la technologie des piles à combustible dans le cadre d’une stratégie à voies multiples. Toyota a présenté en 2025 une feuille de route ambitieuse pour une « société alimentée à l’hydrogène », étendant les piles à combustible au-delà de la berline Mirai vers les poids lourds, les bus et même les générateurs stationnaires pressroom.toyota.com. « Beaucoup des efforts de Toyota en matière de décarbonation se sont concentrés sur les véhicules électriques à batterie, mais les groupes motopropulseurs à pile à hydrogène restent une partie importante de notre stratégie à voies multiples », a affirmé l’entreprise pressroom.toyota.com. L’approche de Toyota inclut l’établissement de normes collaboratives : « Nous collaborons avec des entreprises qui auraient traditionnellement été nos concurrentes pour développer des normes pour le ravitaillement en hydrogène… reconnaissant qu’une norme industrielle était plus bénéfique que notre propre avantage concurrentiel », a déclaré Jay Sackett, ingénieur en chef de la mobilité avancée chez Toyota pressroom.toyota.com. Cette coopération industrielle vise à garantir des protocoles de ravitaillement et des pratiques de sécurité uniformes, ce qui peut à son tour accélérer l’adoption.

En termes de performance, les dernières voitures à pile à combustible égalent les véhicules conventionnels. Le SUV Hyundai NEXO (modèle 2025) revendique plus de 700 km d’autonomie par plein d’hydrogène globenewswire.com. Ces véhicules n’émettent aucun polluant, et leur seul sous-produit est de l’eau – une Mirai a d’ailleurs laissé couler de l’eau sur la route pour le prouver. Les constructeurs automobiles travaillent à réduire les coûts : le modèle de deuxième génération de la Mirai a vu son prix baisser, et les fabricants chinois arrivent également avec des modèles à moindre coût (souvent avec des subventions gouvernementales). Cependant, l’infrastructure de ravitaillement reste un défi de la poule et de l’œuf pour les FCEV grand public – en 2025, il existe environ 1 000 stations à hydrogène dans le monde, ce qui est minuscule comparé aux stations-service ou aux bornes de recharge pour VE. De nombreux pays financent la construction de stations ; par exemple, l’initiative allemande H2 Mobility vise un réseau national d’autoroutes à hydrogène, et les programmes de l’État de Californie subventionnent des dizaines de stations pour soutenir plus de 10 000 FCEV.

Bus et transports publics

Les bus de transport en commun ont été l’un des premiers domaines d’application majeurs pour les piles à combustible. Les bus retournent aux dépôts (ce qui simplifie le ravitaillement) et fonctionnent de longues heures, ce qui convient à la recharge rapide et à la grande autonomie des piles à combustible. En Europe, il y avait 370 bus à pile à combustible en service en janvier 2023, avec des plans pour plus de 1 200 d’ici 2025 sustainable-bus.com. Cette montée en puissance est facilitée par des programmes de financement de l’UE (comme les projets JIVE et Clean Hydrogen Partnership) qui aident les villes à acquérir des bus à hydrogène. Les progrès sont visibles : l’Europe a enregistré une croissance de 426 % d’une année sur l’autre des immatriculations de bus H₂ au premier semestre 2025 (279 unités au S1 2025 contre 53 au S1 2024) sustainable-bus.com. Ces bus utilisent généralement des systèmes de pile à combustible PEM (de fournisseurs comme Ballard Power Systems, Toyota ou Cummins) couplés à des hybrides à batterie. Ils offrent des autonomies de 300 à 400 km par plein et évitent les limitations de poids et d’autonomie auxquelles sont confrontés les bus électriques à batterie sur les longues distances ou dans les climats froids.

Des villes comme Londres, Tokyo, Séoul et Los Angeles ont toutes mis en service des bus à hydrogène. Vienne, par exemple, a choisi des bus à hydrogène pour certaines lignes du centre-ville afin d’éviter d’installer des équipements de recharge en centre-ville ; en utilisant des bus H₂, ils « n’ont plus besoin d’infrastructure de recharge dans le centre-ville et pourraient réduire la taille de la flotte (les bus à hydrogène couvrent les lignes avec moins de véhicules grâce au ravitaillement rapide et à la plus grande autonomie) », a noté l’opérateur de transport sustainable-bus.com. Les performances sur le terrain sont encourageantes : les agences de transport signalent que les bus à pile à combustible atteignent une disponibilité et des temps de ravitaillement comparables au diesel, avec un échappement à vapeur d’eau qui améliore la qualité de l’air. Le principal inconvénient reste le coût : un bus à pile à combustible peut coûter 1,5 à 2 fois plus cher qu’un bus diesel. Cependant, les commandes importantes et les nouveaux modèles font baisser les prix. En 2023, Bologne, en Italie, a commandé 130 bus à hydrogène (modèles Solaris Urbino) – le plus grand appel d’offres unique pour des bus H₂ à ce jour sustainable-bus.com, ce qui témoigne de la confiance dans le passage à l’échelle. La Chine, notamment, compte déjà des milliers de bus à pile à combustible en circulation (Shanghai et d’autres villes les ont déployés sur des lignes urbaines et pour les Jeux olympiques d’hiver 2022). En fait, la Chine représente plus de 90 % des bus FCEV mondiaux et déploie rapidement des véhicules de transport et de logistique à hydrogène avec un fort soutien de l’État globenewswire.com.

Les experts du secteur estiment que les piles à combustible domineront les autocars longue distance et le transport lourd. « La technologie des piles à combustible à hydrogène gagne du terrain en tant qu’option privilégiée pour l’avenir ‘post-diesel’ dans les opérations longue distance, » écrit le magazine Sustainable Bus, citant de multiples projets de développement d’autocars à pile à combustible pour les voyages interurbains sustainable-bus.com. Par exemple, FlixBus (un important opérateur européen d’autocars) teste un autocar à pile à combustible avec un objectif d’autonomie de plus de 450 km sustainable-bus.com. Des constructeurs comme Van Hool et Caetano développent également des autocars H₂. L’utilisation intensive exige une durabilité accrue : les piles à combustible actuelles issues des voitures particulières durent environ 5 000 à 8 000 heures, mais un autocar ou un camion a besoin d’environ 30 000 heures ou plus. Freudenberg, qui développe des piles à combustible pour les bus, dispose « d’une conception dédiée au transport lourd visant une durée de vie minimale de 35 000 heures, » reflétant le saut d’un ordre de grandeur en matière de durabilité nécessaire pour les flottes commerciales sustainable-bus.com. Il s’agit là de l’un des défis d’ingénierie à relever pour garantir que les piles à combustible répondent aux cycles d’utilisation rigoureux du transport public et du fret.

Camions et transport lourd

Les poids lourds sont considérés comme l’une des applications les plus prometteuses et nécessaires pour les piles à combustible. Ces véhicules nécessitent une grande autonomie, un ravitaillement rapide et une capacité de charge élevée – des domaines où les batteries peinent en raison du poids et des temps de charge. Les camions à pile à combustible peuvent être ravitaillés en 10 à 20 minutes et transporter suffisamment d’hydrogène pour plus de 500 km d’autonomie, tout en maintenant la charge utile (car les réservoirs d’hydrogène sont plus légers que les énormes batteries pour une énergie équivalente). Les principaux constructeurs de camions ont des programmes : Daimler Truck et Volvo ont créé une coentreprise (cellcentric) pour produire des systèmes de piles à combustible pour camions, visant une production de masse plus tard dans la décennie. Nikola, Hyundai, Toyota, Hyzon et d’autres ont des prototypes ou des camions semi-remorques à pile à combustible déjà sur la route en 2025. L’Alliance européenne pour la mobilité hydrogène a déclaré sans équivoque que « Le transport routier longue distance lourd est le principal cas d’utilisation de l’hydrogène dans l’automobile et les systèmes de piles à combustible lourds sont la technologie clé » nécessaire hydrogen-central.com. Ce sentiment est partagé par la PDG de Daimler Truck, Karin Rådström, qui a déclaré « Les camions à hydrogène sont le complément parfait des camions électriques à batterie — offrant de longues autonomies, un ravitaillement rapide et une grande opportunité pour l’Europe. Nous sommes leaders dans la technologie hydrogène, et nous le resterons si nous agissons maintenant — sur toute la chaîne de valeur. » hydrogen-central.com Son propos souligne que les constructeurs européens ont beaucoup investi dans le savoir-faire des piles à combustible (Daimler a commencé la R&D sur les piles à combustible dans les années 1990) et n’ont pas l’intention de céder leur leadership, mais ils exhortent les décideurs politiques à construire l’infrastructure pour les camions à hydrogène maintenant afin de capitaliser sur cette avance.

Des essais en conditions réelles valident le concept. Hyundai a déployé une flotte de 47 camions lourds à pile à combustible en Suisse à partir de 2020 (modèle XCIENT) et d’ici 2025, ces camions auront collectivement parcouru plus de 4 millions de km en exploitation. Sur cette base, le vice-président de Hyundai, Jaehoon Chang, a annoncé que leurs camions H₂ en Europe ont « parcouru collectivement plus de 15 millions de kilomètres… démontrant à la fois la fiabilité et l’évolutivité de l’hydrogène dans la logistique commerciale. » hydrogen-central.com Il s’agit d’une preuve puissante que les camions à pile à combustible peuvent supporter une utilisation quotidienne intensive. En Amérique du Nord, la start-up Nikola a livré des semi-remorques à pile à combustible à ses premiers clients (bien que l’entreprise ait rencontré des difficultés financières et une restructuration en 2023 h2-view.com). Toyota a construit des camions hydrogène à pile à combustible de classe 8 (utilisant des piles à combustible dérivées de la Mirai) pour la manutention portuaire à Los Angeles, où une flotte d’environ 30 camions H₂ transporte du fret avec un ravitaillement assuré par une usine d’hydrogène « Tri-Gen » dédiée à Long Beach pressroom.toyota.com. Cette usine, construite avec FuelCell Energy, convertit sur place du biogaz renouvelable en hydrogène, électricité et eau – produisant 2,3 MW d’électricité et jusqu’à 1 200 kg d’hydrogène par jour pressroom.toyota.com. L’hydrogène alimente à la fois les camions Toyota et les véhicules particuliers à pile à combustible, tandis que l’électricité fait fonctionner les opérations portuaires et même l’eau résiduelle sert à laver les voitures débarquées des navires pressroom.toyota.com. Toyota a souligné que ce système à lui seul « compense 9 000 tonnes d’émissions de CO₂ par an » au port, remplaçant ce que les camions diesel auraient émis pressroom.toyota.com. « Il y a jusqu’à 20 000 occasions chaque jour d’assainir l’air grâce à des camions à pile à combustible hydrogène, » a noté Jay Sackett de Toyota, en référence aux trajets quotidiens des camions diesel dans les ports de LA/Long Beach qui pourraient être remplacés pressroom.toyota.com.

Le ravitaillement en hydrogène pour les camions bénéficie d’un coup de pouce grâce à des partenariats. Dans l’UE, des entreprises ont lancé l’initiative H2Accelerate pour synchroniser le déploiement des corridors de fret à hydrogène et des stations de ravitaillement pour les camions longue distance à la fin des années 2020. La Commission de l’énergie de Californie finance plusieurs stations de ravitaillement en hydrogène à haute capacité pour camions (capables d’alimenter des dizaines de camions par jour) afin de soutenir la desserte portuaire et, à terme, les itinéraires longue distance vers les centres logistiques intérieurs. Le gouvernement chinois promeut activement les camions à pile à combustible dans certaines provinces grâce à des subventions et des obligations, visant 50 000 véhicules à pile à combustible sur les routes d’ici 2025 et 100 000 à 200 000 d’ici 2030, ainsi que 1 000 stations H₂ globenewswire.com. Déjà, la Chine a mis en service des camions lourds à pile à combustible dans les aciéries et les mines, en s’appuyant sur la technologie nationale (des entreprises comme Weichai et REFIRE fournissent des systèmes de piles à combustible).

Trains, navires et avions

Au-delà des véhicules routiers, les piles à combustible trouvent leur place dans d’autres modes de transport :

Trains : Plusieurs trains de passagers à pile à combustible à hydrogène sont désormais en service, une étape majeure pour la décarbonation du rail. Notamment, le train à pile à combustible Coradia iLint d’Alstom est entré en service commercial en Allemagne en 2018 et, en 2022, circulait sur des lignes régionales en Basse-Saxe, remplaçant les trains diesel. En 2022, une flotte de 14 trains à pile à combustible Alstom a commencé à circuler dans la région de Francfort, et des projets pilotes sont en cours en Italie, en France et au Royaume-Uni. Ces trains transportent l’hydrogène à bord dans des réservoirs et peuvent parcourir plus de 1 000 km par plein, ce qui convient aux lignes non électrifiées (environ la moitié du réseau ferroviaire européen n’est pas électrifié). Les trains à pile à combustible éliminent le besoin de coûteuses caténaires sur les lignes à faible trafic. À partir de 2025, l’Europe s’est engagée à développer les trains à hydrogène : par exemple, l’Italie a commandé 6 trains à pile à combustible pour la Lombardie, la France teste des unités Alstom, et le Royaume-Uni a expérimenté un train HydroFLEX. Aux États-Unis, le développement est plus lent mais des entreprises comme Stadler fournissent un train à hydrogène pour la Californie. La Chine a également dévoilé un prototype de locomotive à hydrogène en 2021. Pour le fret, la société minière Anglo American a lancé une locomotive hybride à pile à combustible de 2 MW en 2022. En somme, les piles à combustible prouvent leur utilité pour les lignes ferroviaires où les batteries seraient trop lourdes ou auraient une autonomie insuffisante.
Maritime (Navires et bateaux) : Le secteur maritime explore les piles à combustible à la fois pour l’alimentation auxiliaire et principale. Les petits ferries à passagers et navires ont été des précurseurs. En 2021, le MF Hydra en Norvège est devenu le premier ferry au monde à pile à combustible à hydrogène liquide, transportant voitures et passagers avec un système de pile à combustible Ballard de 1,36 MW. Le Japon a testé un ferry à pile à combustible (le HydroBingo) et envisage l’hydrogène pour le transport côtier. L’Union européenne finance des projets comme H2Ports et FLAGSHIPS pour démontrer des navires H₂ et le soutage d’hydrogène dans les ports. Pour les navires plus grands, le consensus actuel est d’utiliser des piles à combustible avec des carburants dérivés de l’hydrogène comme l’ammoniac ou le méthanol (qui peuvent être « craqués » ou utilisés dans des piles à combustible avec le bon design). Par exemple, l’opérateur de croisières norvégien Hurtigruten développe un navire de croisière avec des SOFC fonctionnant à l’ammoniac vert d’ici 2026. Un autre créneau est celui des véhicules sous-marins et sous-marins : les piles à combustible (surtout PEM) peuvent fournir une énergie silencieuse et indépendante de l’air – les sous-marins allemands Type 212A utilisent des piles à combustible à hydrogène pour une opération furtive. Alors que les porte-conteneurs longue distance s’appuieront probablement sur des moteurs à combustion brûlant de l’ammoniac ou du méthanol à court terme, les piles à combustible pourraient les compléter pour les manœuvres portuaires ou éventuellement monter en puissance à mesure que des piles à combustible haute puissance (plusieurs MW) sont développées. À mesure que les questions de sécurité et de stockage sont résolues, les piles à combustible offrent aux navires la promesse d’une propulsion zéro émission sans le bruit ni les vibrations des moteurs diesel.
Aviation : L’aviation est le secteur le plus difficile à décarboner, et les piles à combustible à hydrogène font l’objet de recherches actives pour certains créneaux. Il est peu probable que les piles à combustible alimentent un jour directement un avion gros porteur (la combustion d’hydrogène ou d’autres carburants pourraient le faire), mais elles ont du potentiel pour les petits avions ou comme partie de systèmes hybrides. Plusieurs startups (ZeroAvia, Universal Hydrogen, H2Fly) ont fait voler de petits avions rétrofités avec des piles à combustible à hydrogène entraînant des hélices. En 2023, ZeroAvia a fait voler un avion d’essai de 19 places (un Dornier 228) avec l’un de ses deux moteurs remplacé par une chaîne de traction électrique à pile à combustible. Leur prochain objectif est de faire voler des avions régionaux de 40 à 80 places à l’hydrogène d’ici 2027. Airbus, le plus grand constructeur d’avions de ligne au monde, avait d’abord étudié les turbines à combustion d’hydrogène mais a annoncé en 2023 un changement de cap vers « un avion entièrement électrique, propulsé à l’hydrogène avec un moteur à pile à combustible » comme voie principale pour son programme ZEROe airbus.com. En juin 2025, Airbus a signé un partenariat majeur avec le motoriste MTU Aero Engines pour développer et faire mûrir la propulsion à pile à combustible pour l’aviation. « Notre focalisation sur la propulsion entièrement électrique à pile à combustible pour les futurs avions à hydrogène souligne notre confiance et nos progrès dans ce domaine, » a déclaré Bruno Fichefeux, responsable des programmes futurs chez Airbus airbus.com. « Collaborer avec MTU… nous permettra de mutualiser nos connaissances, d’accélérer la maturation des technologies critiques et, au final, de livrer un système de propulsion révolutionnaire à hydrogène pour les futurs avions commerciaux. Ensemble, nous sommes des pionniers actifs. » airbus.com De même, Dr Stefan Weber de MTU a souligné leur « vision d’un concept de propulsion révolutionnaire permettant un vol pratiquement sans émissions », qualifiant l’effort commun d’étape clé vers la concrétisation des avions de ligne à pile à combustible airbus.com. Ce partenariat dessine une feuille de route pluriannuelle : d’abord améliorer les composants (empilements de piles à combustible haute puissance, stockage cryogénique d’H₂, etc.), puis tester au sol une chaîne de traction à pile à combustible à l’échelle réelle, avec pour objectif un moteur à pile à combustible certifiable pour l’aviation dans les années 2030 airbus.com. L’application visée est probablement d’abord un petit avion régional, mais l’objectif ultime est de passer à des avions monocouloir court-courrier. Les piles à combustible ne produisent que de l’eau et ont l’avantage d’une grande efficacité en altitude de croisière. Les défis incluent le poids (piles à combustible et moteurs vs moteurs à turboréacteur) et le stockage d’assez d’hydrogène (probablement sous forme d’hydrogène liquide) à bord de l’avion. L’engagement public d’Airbus indique une forte conviction que ces défis peuvent être relevés. Pendant ce temps, les piles à combustibleLes piles à combustible sont également utilisées sur les avions d’autres manières : comme APUs (unités de puissance auxiliaire) pour fournir de l’électricité à bord en silence, et même pour générer de l’eau pour l’équipage (piles à combustible régénératives). La NASA et d’autres ont étudié l’utilisation de piles à combustible régénératives comme moyen de stockage d’énergie pour les avions électriques. Dans l’ensemble, bien que les avions à hydrogène en soient à un stade précoce, la fin des années 2020 verra probablement les premières liaisons commerciales assurées par des avions à pile à combustible, surtout à mesure que des entreprises comme Airbus, MTU, Boeing et Universal Hydrogen intensifient la R&D et les tests de prototypes.
Drones et véhicules spécialisés : Une catégorie plus petite mais en croissance est celle des drones à pile à combustible et véhicules spécialisés. Des entreprises comme Intelligent Energy et Doosan Mobility ont développé des modules PEM pour drones, permettant des temps de vol bien plus longs que les batteries lithium. Les kits de drones à hydrogène peuvent maintenir les UAV en vol pendant 2 à 3 heures contre 20 à 30 minutes avec des batteries, ce qui est précieux pour la surveillance, la cartographie ou les applications de livraison. En 2025, la Corée du Sud a même démontré un drone multi-rotor à pile à hydrogène transportant une charge utile de 5 kg pendant plus d’une heure. Au sol, les piles à combustible alimentent également des chariots élévateurs (comme mentionné précédemment) et des équipements d’aéroport (tracteurs de remorquage, camions frigorifiques) où l’échange de batteries est fastidieux. Le secteur de la manutention est discrètement devenu une réussite pour les piles à combustible : plus de 70 000 chariots élévateurs à pile à combustible sont désormais utilisés quotidiennement dans les entrepôts innovationnewsnetwork.com, offrant aux entreprises « zéro émission dans les environnements d’entrepôt » et une productivité accrue (pas de temps d’arrêt pour la recharge des batteries). De grands distributeurs comme Walmart et Amazon ont beaucoup investi dans ces solutions via des fournisseurs comme Plug Power. Cette adoption précoce montre que les piles à combustible peuvent trouver des niches où leurs avantages uniques (ravitaillement rapide, puissance continue) surpassent les batteries ou les moteurs.

En résumé, les piles à combustible progressent dans tous les secteurs du transport : des voitures particulières aux plus gros véhicules, et même dans les airs. Le transport lourd est un secteur clé – les experts s’accordent largement à dire que les piles à combustible à hydrogène joueront un « rôle vital dans la décarbonation des transports, en particulier dans les secteurs où les options électriques à batterie peuvent ne pas suffire » hydrogen-central.com. Les prochaines années en détermineront l’ampleur ; beaucoup dépend de la construction d’une infrastructure de ravitaillement en hydrogène suffisante et de la réalisation d’économies d’échelle pour réduire les coûts des véhicules. Mais la présence de véhicules à pile à combustible dans les flottes publiques, les opérations de fret et les usages de niche contribue déjà à stimuler la demande d’hydrogène et à normaliser la technologie. Comme l’a dit Oliver Zipse, PDG de BMW : « Dans le contexte actuel, l’hydrogène n’est pas seulement une solution climatique – c’est un facteur de résilience. … Chez BMW, nous savons qu’il n’y a pas de décarbonation totale ni de secteur de la mobilité européenne compétitif sans hydrogène. » hydrogen-central.com

Production d’électricité stationnaire avec des piles à combustible

Alors que les voitures à hydrogène font la une, les systèmes stationnaires à pile à combustible transforment discrètement notre façon de produire et d’utiliser l’énergie. Les piles à combustible peuvent fournir de l’électricité et de la chaleur propres et efficaces pour les maisons, les bâtiments, les centres de données, et même alimenter le réseau. Elles offrent une alternative aux générateurs à combustion (et aux émissions/bruits associés), et peuvent renforcer les réseaux électriques riches en renouvelables grâce à une puissance à la demande, pilotable. Les principales applications stationnaires incluent :

Alimentation de secours et alimentation à distance – Les tours de télécommunication, les centres de données, les hôpitaux et les installations militaires nécessitent une alimentation de secours fiable. Traditionnellement, ce rôle est assuré par des générateurs diesel, mais les alternatives à pile à combustible (fonctionnant à l’hydrogène ou aux carburants liquides) gagnent en popularité pour une alimentation de secours zéro émission. Par exemple, Verizon et AT&T ont déployé des systèmes de secours à pile à hydrogène sur des tours cellulaires afin de prolonger l’autonomie au-delà des systèmes UPS à batterie. En 2024, Microsoft a annoncé avoir testé avec succès un générateur à pile à combustible de 3 MW pour remplacer les groupes électrogènes diesel pour l’alimentation de secours des centres de données, fonctionnant à l’hydrogène produit sur site carboncredits.com. Les piles à combustible démarrent instantanément et nécessitent un entretien minimal par rapport aux moteurs. De plus, dans les installations intérieures (ou en zone urbaine), le fonctionnement sans émission est un atout majeur – pas de CO₂, NOx ou de pollution particulaire. Les industries américaines et européennes des télécommunications ont commencé à mettre en œuvre des piles à combustible, notamment là où le bruit ou la réglementation environnementale limitent l’utilisation du diesel. Même les générateurs à pile à combustible portables de plus petite taille (comme ceux de SFC Energy ou GenCell) peuvent fournir de l’énergie à distance pour des avant-postes militaires ou des opérations de secours en cas de catastrophe. Un projet de l’armée américaine, par exemple, utilise un camion “H2Rescue” équipé d’un générateur à pile à combustible pour les zones sinistrées – il peut fournir 25 kW d’électricité pendant 72 heures d’affilée et a récemment établi un record du monde en parcourant 1 806 miles avec un seul plein d’hydrogène innovationnewsnetwork.com. De telles capacités incitent les agences d’urgence à envisager les piles à combustible pour une alimentation de secours résiliente.
Micro-cogénération résidentielle et commerciale – Au Japon et en Corée du Sud, des dizaines de milliers de foyers sont équipés d’unités de micro-cogénération (CHP) à pile à combustible. Le programme Ene-Farm du Japon (soutenu par Panasonic, Toshiba, etc.) a déployé plus de 400 000 unités domestiques PEMFC et SOFC depuis 2009. Ces unités (~0,5–1 kW électrique) produisent de l’électricité pour le foyer et la chaleur résiduelle est utilisée pour l’eau chaude ou le chauffage, atteignant un rendement global de 80–90 %. Elles fonctionnent généralement à l’hydrogène issu du gaz naturel via un petit réformeur. En produisant l’électricité sur place, elles réduisent la charge sur le réseau et l’empreinte carbone (surtout si couplées à du gaz d’origine renouvelable). La Corée du Sud propose également des incitations pour les piles à combustible résidentielles. L’Europe et les États-Unis ont des projets pilotes (par exemple, des unités de micro-cogénération à pile à combustible en Allemagne dans le cadre du programme KfW), mais l’adoption est plus lente en raison des coûts initiaux élevés et des prix historiquement bas du gaz naturel. Cependant, à mesure que le chauffage au gaz naturel est abandonné pour des raisons climatiques, la cogénération à pile à combustible pourrait trouver une niche pour l’énergie domestique efficace, surtout si elle est alimentée par de l’hydrogène vert ou du biogaz.
Centrales électriques principales et à l’échelle des services publics à piles à combustible – Les piles à combustible peuvent être regroupées en centrales électriques de plusieurs mégawatts alimentant le réseau électrique ou fournissant de l’énergie à des usines/hôpitaux/campus universitaires. Les avantages incluent un rendement élevé, des émissions extrêmement faibles (surtout en utilisant de l’hydrogène ou du biogaz), et une empreinte au sol réduite par rapport à d’autres centrales. Par exemple, un parc de piles à combustible de 59 MW à Hwasung, en Corée du Sud (utilisant des unités MCFC de POSCO Energy) fournit de l’électricité au réseau depuis des années researchgate.net. La Corée du Sud est le leader mondial dans ce domaine : elle dispose de plus de 1 GW de capacité de piles à combustible stationnaires installées, fournissant de l’électricité distribuée dans les villes et sites industriels fuelcellsworks.com. L’un des moteurs est l’objectif de la Corée en matière d’énergies renouvelables – les piles à combustible sont considérées comme une énergie propre selon certaines réglementations locales, et elles améliorent aussi la qualité de l’air en remplaçant les générateurs au charbon/diésel. Aux États-Unis, des entreprises comme Bloom Energy (avec des systèmes SOFC) et FuelCell Energy (avec des systèmes MCFC) ont réalisé des projets de 1 MW à environ 20 MW pour des services publics et de grands campus d’entreprises. En 2022, Bloom et SK E&S ont inauguré une installation Bloom SOFC de 80 MW en Corée du Sud – la plus grande centrale à piles à combustible au monde bloomenergy.com. Notons que ces systèmes peuvent suivre la charge et certains peuvent fournir de la chaleur combinée (utile pour le chauffage urbain ou la vapeur industrielle). En Europe, les centrales à piles à combustible sont moins nombreuses mais en croissance – l’Allemagne, l’Italie et le Royaume-Uni ont vu des installations de quelques MW, utilisant souvent des unités PEM ou SOFC alimentées au biogaz. En 2025, Statkraft de Norvège avait prévu une centrale à piles à combustible à hydrogène de 40 MW (pour soutenir les renouvelables), bien qu’elle ait suspendu certains nouveaux projets H₂ en raison de préoccupations liées aux coûts ts2.tech. La tendance est que les piles à combustible deviennent une partie de la combinaison de ressources énergétiques distribuées, fournissant une énergie fiable avec moins de pollution. Elles complètent aussi les énergies renouvelables intermittentes ; par exemple, une pile à combustible peut utiliser de l’hydrogène produit à partir d’un surplus solaire/éolien (directement ou via un électrolyseur connecté) puis fonctionner lorsque la production renouvelable est faible, agissant ainsi comme stockage d’énergie. Ce concept de « Power-to-Hydrogen-to-Power » est testé dans des micro-réseaux. Le Laboratoire national américain des énergies renouvelables a installé un système PEM de 1 MW (de Toyota) sur son campus du Colorado en 2024 pour la recherche sur l’utilisation des piles à combustible afin d’améliorer la résilience énergétique et l’intégration avec le solaire/stockage pressroom.toyota.com.
Cogénération industrielle et commerciale (CHP) – Au-delà des habitations, des systèmes de cogénération à pile à combustible de plus grande taille sont utilisés dans les hôpitaux, les universités et les sites d’entreprises. Une centrale PAFC de 1,4 MW peut alimenter un hôpital, la chaleur résiduelle fournissant de la vapeur, atteignant ainsi un rendement global supérieur à 80 %. Des universités comme Yale et Cal State ont exploité des centrales multi-MW à pile à combustible (unités MCFC de FuelCell Energy) sur leur campus, réduisant leur consommation sur le réseau et leurs émissions. Des entreprises telles que IBM, Apple et eBay ont installé des fermes de piles à combustible dans des centres de données (par exemple, Apple disposait d’une ferme de piles à combustible Bloom Energy de 10 MW en Caroline du Nord, principalement alimentée par du biogaz). Celles-ci fournissent non seulement de l’électricité propre sur site, mais servent aussi de secours et de soutien au réseau. Les gouvernements encouragent de tels projets via des incitations ; aux États-Unis, le crédit d’impôt fédéral à l’investissement (ITC) pour les piles à combustible (crédit de 30 %) a été renouvelé au moins jusqu’en 2025 fuelcellenergy.com, et des États comme la Californie offrent des crédits supplémentaires via le SGIP. En Europe, certains pays permettent aux unités de cogénération à pile à combustible de bénéficier de tarifs de rachat ou de subventions. En conséquence, les installations stationnaires de piles à combustible s’acheminent vers une année record en 2023–2024 avec environ 400 MW ajoutés annuellement et des projections de plus de 1 GW par an dans le monde d’ici les années 2030 fuelcellsworks.com. Cela reste modeste à l’échelle du secteur électrique, mais la croissance s’accélère.
Équilibrage du réseau et stockage d’électricité – Une application innovante des piles à combustible consiste à équilibrer les réseaux fortement alimentés en énergies renouvelables. Les régions dotées de beaucoup de solaire/éolien étudient le stockage d’énergie sous forme d’hydrogène : lorsque l’électricité est excédentaire, elle sert à électrolyser l’eau pour produire de l’hydrogène ; cet hydrogène est ensuite stocké puis utilisé dans des piles à combustible pour régénérer de l’électricité lors des pics de demande ou des baisses de production renouvelable. Les piles à combustible jouent alors le rôle de centrales de pointe très réactives et sans émissions. Par exemple, un projet dans l’Utah, USA (Intermountain Power) prévoit des centaines de MW de piles à combustible à oxyde solide réversibles d’ici 2030, capables d’alterner entre électrolyse et production d’électricité, aidant Los Angeles à atteindre 100 % d’énergie propre en stockant l’énergie dans des cavernes d’hydrogène. Les fournisseurs d’électricité européens testent également de petits systèmes pilotes. Alors que le stockage par batteries gère généralement l’équilibrage de courte durée (quelques heures), l’hydrogène + les piles à combustible pourraient couvrir des périodes de plusieurs jours ou des écarts saisonniers, ce qui est essentiel pour une décarbonation complète du réseau. L’initiative Hydrogen Earthshot du Département américain de l’Énergie vise à rendre ce stockage longue durée économique en réduisant le coût de l’hydrogène. La Dre Sunita Satyapal a souligné que « l’hydrogène peut être l’une des rares options pour stocker de l’énergie sur des semaines ou des mois », permettant une intégration plus poussée des renouvelables iea.org iea.org.

Le soutien politique pousse également les piles à combustible stationnaires. Par exemple, l’État de New York a annoncé en 2025 3,7 millions de dollars de financement pour des projets innovants de piles à combustible à hydrogène afin d’améliorer la fiabilité du réseau et de décarboner l’industrie nyserda.ny.gov. « Sous la direction de la gouverneure Hochul, New York examine toutes les ressources, y compris les carburants avancés, pour fournir de l’énergie propre », a déclaré Doreen Harris, PDG de NYSERDA, qualifiant l’investissement dans les piles à combustible à hydrogène de « proposition de grande valeur qui a le potentiel de réduire la dépendance aux combustibles fossiles, de contribuer à la fiabilité du réseau et de rendre nos communautés plus saines. » nyserda.ny.gov Le programme sollicite des conceptions de systèmes de piles à combustible pouvant servir de « capacité ferme pour un réseau électrique équilibré » ou décarboner les procédés industriels nyserda.ny.gov. Cela met en évidence la reconnaissance que les piles à combustible peuvent fournir de l’électricité à la demande (capacité) sans émissions, un atout de plus en plus important à mesure que les centrales à charbon ferment. De même, l’United States Hydrogen Alliance note que des États comme NY « démontrent comment une action étatique ciblée peut accélérer les progrès nationaux vers une économie énergétique résiliente et à faible émission de carbone » en faisant progresser la technologie des piles à combustible évolutives pour les usages réseau et industriels nyserda.ny.gov. En Asie, la nouvelle stratégie hydrogène du Japon (2023) appelle à une utilisation accrue des piles à combustible dans la production d’électricité et la mobilité, et le 14e plan quinquennal de la Chine inclut explicitement l’hydrogène comme un élément clé pour décarboner l’industrie et soutenir la sécurité énergétique payneinstitute.mines.edu.

En résumé, les piles à combustible stationnaires passent progressivement de la phase pilote à un déploiement pratique. Elles remplissent des rôles importants : fournir une alimentation de secours propre, permettre la production sur site avec récupération de chaleur (améliorant l’efficacité), et potentiellement agir comme le pont entre les énergies renouvelables intermittentes et les réseaux fiables. Elles décentralisent également la production d’électricité, augmentant la résilience – un point crucial après des événements comme la panne du réseau texan en 2021. À mesure que les coûts diminuent et que la disponibilité du carburant s’améliore (notamment l’hydrogène vert ou le biogaz), on peut s’attendre à ce que les piles à combustible alimentent davantage de nos bâtiments et installations critiques. En effet, les perspectives sont qu’à l’horizon 2030, les piles à combustible pourraient représenter de nombreux gigawatts de capacité de production distribuée dans le monde, formant un pilier discret mais essentiel de l’infrastructure énergétique propre.

Applications portables et hors réseau des piles à combustible

Toutes les piles à combustible ne sont pas grandes ou montées sur des véhicules ; un domaine de développement important concerne les piles à combustible portables pour une utilisation hors réseau, grand public ou militaire. Celles-ci vont de chargeurs de poche à des générateurs de 1 à 5 kW que l’on peut transporter. L’intérêt est de fournir de l’électricité dans des endroits isolés ou pour des appareils sans avoir besoin de batteries lourdes ou de petits moteurs polluants.

Utilisation militaire et tactique : Les soldats sur le terrain transportent de lourdes charges de batteries pour alimenter radios, GPS, vision nocturne et autres appareils électroniques. Les piles à combustible fonctionnant avec un carburant liquide peuvent alléger cette charge en produisant de l’électricité à la demande à partir d’une petite cartouche. L’armée américaine a testé des unités à pile à combustible au méthanol et au propane comme chargeurs de batteries portables – au lieu de transporter 9 kg de batteries de rechange, un soldat pourrait emporter une pile à combustible de 1,5 kg et quelques cartouches de carburant. Des entreprises comme UltraCell (ADVENT) et SFC Energy fournissent des unités de 50 à 250 W pour les utilisateurs militaires. En 2025, SFC Energy a dévoilé une pile à combustible tactique portable de nouvelle génération avec une puissance allant jusqu’à 100 W (capacité énergétique de 2 400 Wh) – soit environ le double de la puissance de ses modèles précédents fuelcellsworks.com. Ces systèmes alimentés au méthanol peuvent fournir de l’énergie silencieusement pendant plusieurs jours, ce qui est inestimable pour les opérations secrètes ou les postes de capteurs. La Bundeswehr allemande, par exemple, a largement adopté les piles à combustible “Jenny” de SFC pour recharger les batteries des troupes sur le terrain, citant une logistique des batteries considérablement réduite. De même, les États-Unis, le Royaume-Uni et d’autres pays ont des programmes pour développer des piles à combustible “portables par l’homme”. Le principal carburant utilisé est le méthanol ou l’acide formique (comme vecteur d’hydrogène pratique), bien que certains prototypes utilisent des packs d’hydrure chimique pour générer de l’hydrogène à la demande. À mesure que ces dispositifs deviennent plus robustes et denses en énergie, ils sont appelés à remplacer de nombreux petits groupes électrogènes à essence et grosses batteries actuellement utilisés par les militaires et les premiers intervenants.
Loisirs et camping : Un marché de niche pour les consommateurs a émergé pour les générateurs à pile à combustible pour le camping. Il s’agit essentiellement de systèmes DMFC ou PEM capables d’alimenter un camping-car ou un chalet en silence et sans émanations, contrairement à un générateur à essence. Par exemple, Efoy (par SFC Energy) propose des unités à pile à combustible au méthanol (45–150 W en continu) destinées aux propriétaires de camping-cars, plaisanciers et utilisateurs de chalets. Elles maintiennent automatiquement une batterie chargée, consommant quelques litres de méthanol par semaine pour fournir l’éclairage et l’alimentation des appareils hors réseau. La commodité de simplement remplacer une cartouche de méthanol de temps en temps (au lieu de faire tourner un générateur bruyant ou de transporter des panneaux solaires) a séduit une clientèle restreinte mais fidèle, surtout en Europe. Ces unités sont également appréciées pour les voiliers, où elles peuvent recharger les batteries en silence lors de longues traversées.
Chargeurs pour appareils électroniques personnels : Au fil des années, des entreprises ont présenté de petites piles à combustible pour charger ou alimenter des ordinateurs portables, des téléphones et d’autres gadgets. Par exemple, Brunton et Point Source Power proposaient des chargeurs de camping à pile à combustible à hydrogène et à propane, et Toshiba a présenté en 2005 un prototype d’ordinateur portable à DMFC. L’adoption est restée limitée – les batteries lithium se sont tellement améliorées qu’un chargeur à pile à combustible n’a pas été attractif pour la plupart des consommateurs. Cependant, le concept réapparaît régulièrement, notamment pour la préparation aux situations d’urgence (une petite lanterne/chargeur USB à pile à combustible fonctionnant avec du combustible de réchaud, etc.). À titre d’exemple, Lilliputian Systems a développé un chargeur de téléphone à pile à combustible au butane (le Nectar) qui a même obtenu l’approbation de la FCC, mais il n’a pas atteint le marché grand public. Le potentiel demeure pour que les piles à combustible portables offrent une autonomie accrue à certains utilisateurs spécifiques (par exemple, journalistes sur le terrain, expéditions, etc.). Une piste peut-être plus prometteuse consiste à utiliser des cartouches d’hydrogène : des entreprises étudient de petites cartouches d’hydrure métallique ou d’hydrogène chimique (de la taille d’une canette de soda environ) qui pourraient alimenter un ordinateur portable pendant des dizaines d’heures via une minuscule pile à combustible PEM. En 2024, Intelligent Energy a lancé un prototype de prolongateur d’autonomie à pile à combustible à hydrogène pour drones et a laissé entendre qu’une technologie similaire pourrait être utilisée pour les ordinateurs portables. Si le stockage et la sécurité de l’hydrogène peuvent être miniaturisés avec succès, nous pourrions enfin voir apparaître un chargeur à pile à combustible commercial pour l’électronique grand public, surtout avec la prolifération des appareils USB.
Drones et robotique : Nous avons évoqué les drones à hydrogène dans la section transport, mais d’un point de vue source d’énergie, il s’agit de piles à combustible portables. Les opérations de drones à forte valeur ajoutée (surveillance, cartographie, livraison) bénéficient de durées de vol plus longues rendues possibles par les piles à combustible. Des packs de piles à combustible de 1 à 5 kW ont été intégrés dans des multicoptères et de petits drones aériens. En 2025, le drone à hydrogène de Doosan Mobility (Corée) a établi un record de vol de 13 heures (en configuration multi-rotor) grâce à une pile à combustible et un stockage d’hydrogène à haute densité énergétique. C’est une révolution pour des applications comme l’inspection de pipelines ou les drones de recherche et sauvetage qui doivent normalement atterrir toutes les 20 à 30 minutes pour changer de batterie. Autre exemple : le Jet Propulsion Laboratory de la NASA a expérimenté un concept d’avion martien à pile à combustible, où la grande autonomie d’une pile à combustible pourrait permettre à un UAV de survoler de vastes zones de la surface martienne (en utilisant des hydrures chimiques pour l’hydrogène puisqu’il n’y a pas de ravitaillement sur Mars !). Sur Terre, les piles à combustible alimentent également certains robots autonomes et chariots élévateurs en intérieur, comme mentionné – leur ravitaillement rapide et l’absence d’émissions les rendent adaptés aux entrepôts où un robot ou un chariot élévateur peut continuer à travailler avec seulement 2 minutes de ravitaillement en hydrogène au lieu de plusieurs heures de recharge.
Dispositifs d’urgence et médicaux : Les piles à combustible portables ont également été testées pour les équipements médicaux (par exemple, les concentrateurs d’oxygène portables ou les ventilateurs qui dépendent normalement de batteries). L’idée est de fournir une source d’alimentation à longue durée de vie pour les hôpitaux de campagne ou lors de catastrophes. De plus, des piles à combustible (avec reformeurs) fonctionnant avec des carburants logistiques comme le propane ou le diesel sont en développement pour la réponse aux catastrophes. Par exemple, le camion H2Rescue mentionné précédemment peut non seulement fournir de l’électricité mais aussi produire de l’eau – deux besoins essentiels en situation d’urgence innovationnewsnetwork.com. Des entreprises comme GenCell proposent un générateur à pile à combustible alcaline pouvant fonctionner à l’ammoniac – un produit chimique largement disponible – comme solution d’alimentation hors réseau dans les communautés isolées ou en situation d’urgence. Le craquage de l’ammoniac produit de l’hydrogène pour la pile à combustible, et le système peut fournir une alimentation continue pour les charges critiques lorsque l’infrastructure est hors service.

Le marché des piles à combustible portables est encore relativement petit, mais en croissance. Un rapport l’évaluait à 6,2 milliards de dollars en 2024 avec une croissance annuelle d’environ 19 % attendue jusqu’en 2030 maximizemarketresearch.com, à mesure que davantage d’industries adoptent ces solutions de niche. La demande est fragmentée entre les usages militaires, récréatifs, les drones et l’alimentation de secours. Mais tous partagent un thème commun : les piles à combustible peuvent fournir une énergie propre, silencieuse et de longue durée dans des situations où les batteries sont insuffisantes et où les générateurs sont indésirables. La technologie a atteint un niveau de maturité tel que la fiabilité est élevée (les entreprises annoncent souvent une durée de vie de 5 000 à 10 000 heures pour leurs unités portables aujourd’hui) et l’utilisation est simplifiée (cartouches de carburant échangeables à chaud, systèmes à démarrage automatique, etc.). Par exemple, les nouveaux modèles DMFC disposent de catalyseurs et de membranes améliorés qui augmentent les performances ; les chercheurs trouvent des moyens d’atténuer le fameux passage du méthanol et d’accroître l’efficacité techxplore.com. Cela rend les produits plus attractifs et rentables. Comme l’a noté une revue technologique, les DMFC et autres piles à combustible portables offrent « de meilleures performances et un coût inférieur à auparavant, les rendant adaptées à une utilisation à grande échelle » dans certains créneaux ts2.tech.

En conclusion, les piles à combustible portables ne remplaceront peut-être pas la batterie de votre smartphone de sitôt, mais elles permettent discrètement une multitude de tâches spécialisées – des soldats restant alimentés lors de longues missions, aux drones volant plus loin, aux campeurs profitant d’une énergie silencieuse hors réseau, aux premiers intervenants maintenant les équipements vitaux en fonctionnement après une tempête. À mesure que la disponibilité des carburants (en particulier les cartouches d’hydrogène et de méthanol) s’améliore et que les volumes augmentent, ces applications portables et hors réseau devraient encore se développer, complétant l’écosystème plus large des piles à combustible.

Innovations technologiques faisant progresser les piles à combustible

Les avancées dans la technologie des piles à combustible ces dernières années ont été déterminantes pour surmonter les limitations passées en termes de coût, de durabilité et de performance. Des chercheurs et ingénieurs du monde entier innovent dans les domaines de la science des matériaux, de la conception technique et de la fabrication afin de rendre les piles à combustible plus efficaces, abordables et durables. Nous mettons ici en avant quelques-unes des principales innovations technologiques et percées qui accélèrent le développement des piles à combustible :

Réduction et alternatives du catalyseur : Un facteur de coût majeur pour les piles à combustible PEM est le catalyseur au platine utilisé pour les réactions. D’importants efforts de R&D ont visé à réduire la teneur en platine ou à le remplacer. En 2025, une équipe du SINTEF (Norvège) a rapporté une réalisation remarquable : en optimisant l’agencement des nanoparticules de platine et la conception de la membrane, ils ont obtenu une réduction de 62,5 % de la charge en platine dans une pile à combustible PEM tout en maintenant la performance norwegianscitechnews.com. « En réduisant la quantité de platine dans la pile à combustible, nous contribuons non seulement à réduire les coûts, mais nous tenons également compte des défis mondiaux liés à l’approvisionnement en matières premières importantes et à la durabilité », a expliqué Patrick Fortin, chercheur au SINTEF norwegianscitechnews.com. Cette nouvelle technologie de membrane « ultra-fine » qu’ils ont développée ne fait que 10 micromètres d’épaisseur (environ 1/10e de l’épaisseur d’une feuille de papier) et a nécessité un revêtement très uniforme du catalyseur pour garantir que la production reste élevée norwegianscitechnews.com. Le résultat est un assemblage membrane-électrode moins cher, plus respectueux de l’environnement, qui fournit toujours la puissance nécessaire. De telles avancées permettent de réduire les coûts et la dépendance au platine, une matière première critique principalement extraite en Afrique du Sud et en Russie. Parallèlement, les chercheurs explorent des catalyseurs sans métaux du groupe du platine (PGM-free) utilisant de nouveaux matériaux (par exemple, des carbones dopés au fer-azote, des oxydes de pérovskite) pour éliminer complètement le platine à terme. Certains prototypes de cathodes sans PGM ont montré de bonnes performances en laboratoire, mais la durabilité reste un défi – cependant, les progrès sont constants.
Nouvelles membranes et matériaux sans PFAS : Les piles à combustible PEM utilisent traditionnellement des membranes en Nafion et des polymères fluorés similaires. Cependant, ceux-ci appartiennent à la catégorie des PFAS (« polluants éternels ») qui présentent des risques pour l’environnement et la santé s’ils se dégradent. Des efforts sont en cours pour développer des membranes sans PFAS tout aussi efficaces. L’innovation de SINTEF mentionnée ci-dessus a non seulement aminci la membrane de 33 % (améliorant la conductivité et réduisant la consommation de matériau), mais ces membranes contenaient également moins de fluor, réduisant ainsi le risque potentiel de PFAS norwegianscitechnews.com. L’UE envisage même des restrictions sur les PFAS, ce qui rend cette avancée opportune. D’autres entreprises testent des membranes à base d’hydrocarbures ou des membranes composites qui évitent totalement les PFAS. Des membranes améliorées permettent également des températures de fonctionnement plus élevées (au-dessus de 120°C pour les PEM, ce qui facilite l’utilisation de la chaleur résiduelle et la tolérance aux impuretés). Un développement prometteur concerne les membranes échangeuses d’anions (AEM) pour piles à membrane alcaline – celles-ci peuvent utiliser des catalyseurs moins coûteux et pourraient permettre l’utilisation d’hydrogène impur. Le défi avec les AEM a été la stabilité chimique, mais des progrès récents ont permis d’obtenir des polymères AEM plus durables ayant dépassé 5 000 heures de durée de vie lors des tests, se rapprochant ainsi de la fiabilité des PEM.
Améliorations de la durabilité : Les piles à combustible doivent durer plus longtemps pour être économiquement viables, en particulier pour les applications lourdes et stationnaires. Les innovations pour améliorer la durabilité incluent de meilleurs revêtements de plaques bipolaires (pour éviter la corrosion), des supports de catalyseur résistants à la corrosion du carbone, et l’utilisation d’additifs propriétaires dans les électrolytes pour minimiser la dégradation. Par exemple, la dernière pile à combustible Mirai de Toyota aurait doublé la durabilité par rapport à la première génération, visant désormais 8 000 à 10 000 heures (soit plus de 150 000 miles pour une voiture). Pour les piles lourdes, des entreprises comme Ballard et Cummins ont introduit des membranes robustes et des composants résistants à la corrosion conçus pour 30 000 heures. La pile à combustible lourde de Freudenberg mentionnée précédemment utilise une conception d’électrode spéciale et un système d’humidification pour réduire la dégradation à forte charge sustainable-bus.com. Le programme Million Mile Fuel Cell Truck du DOE américain a fixé un objectif de piles à combustible pour camions de 30 000 heures (environ 1 million de miles de conduite). En 2023, ce consortium a annoncé avoir développé un nouveau catalyseur offrant « 2,5 kW par gramme de platine » – soit le triple de la densité de puissance des catalyseurs conventionnels – tout en respectant les objectifs de durabilité et de coût innovationnewsnetwork.com. Cette technologie est désormais proposée sous licence, ce qui pourrait considérablement augmenter la durabilité et réduire le coût des piles à combustible de nouvelle génération pour camions. De plus, des diagnostics avancés et des algorithmes de contrôle contribuent à prolonger la durée de vie ; les systèmes modernes peuvent ajuster dynamiquement les conditions de fonctionnement pour minimiser le stress sur la pile (par exemple, éviter les gels rapides ou limiter les pics de tension qui causent la dégradation).
PEM haute température et tolérance au CO : Faire fonctionner les piles à combustible PEM à plus de 100°C est souhaitable (meilleure récupération de chaleur, refroidissement simplifié et tolérance à certaines impuretés). Des chercheurs ont développé des membranes en polybenzimidazole dopé à l’acide phosphorique (PA-PBI) qui permettent aux piles à combustible PEM de fonctionner à 150–180°C. Plusieurs entreprises (comme Advent Technologies) commercialisent ces PEM haute température (HT-PEM), qui peuvent même utiliser du méthanol ou du gaz naturel réformé comme carburant car elles tolèrent jusqu’à 1–2 % de monoxyde de carbone, ce qui empoisonnerait une PEM standard energy.gov. Les systèmes HT-PEM montrent un potentiel prometteur, notamment pour les groupes auxiliaires stationnaires et maritimes, bien que leur durée de vie ne soit pas encore aussi longue que celle des PEM basse température.
Fabrication et montée en échelle : Beaucoup d’innovations visent à rendre la production des piles à combustible plus facile et moins coûteuse. Les entreprises ont perfectionné la fabrication automatisée des MEA (assemblage membrane-électrode), y compris le revêtement catalytique en continu (roll-to-roll) et le contrôle qualité amélioré (vision artificielle inspectant chaque membrane pour détecter les défauts). La fabrication des plaques bipolaires s’est également améliorée – l’estampage de fines plaques métalliques est désormais courant (remplaçant les plaques de graphite usinées, plus coûteuses), et même des plaques composites plastiques sont en cours de test. Les piles sont conçues pour un assemblage à grand volume. Par exemple, la dernière pile de Toyota a réduit le nombre de pièces et utilise des plaques bipolaires en carbone-polymère moulé, plus légères et plus simples. Ces avancées font baisser le coût par kilowatt. En 2020, le DOE estimait qu’une pile PEMFC automobile pouvait coûter environ 80 $/kW à grande échelle ; d’ici 2025, les objectifs industriels sont de moins de 60 $/kW à 100 000 unités/an et moins de 40 $/kW d’ici 2030, ce qui rendrait les FCEV compétitifs face aux moteurs à combustion innovationnewsnetwork.com. En matière d’innovation de fabrication, il faut aussi mentionner la fabrication additive (impression 3D) : des chercheurs ont commencé à imprimer en 3D des composants de piles à combustible, comme des plaques de distribution de flux complexes et même des couches catalytiques, ce qui pourrait réduire les déchets et permettre des conceptions inédites améliorant les performances (par exemple, des canaux de flux optimisés pour une distribution uniforme des gaz).
Recyclage et durabilité : Avec la croissance du déploiement des piles à combustible, l’attention se porte sur le recyclage en fin de vie des piles pour récupérer les matériaux précieux (platine, membranes). De nouvelles méthodes émergent – par exemple, un rapport de 2025 a mis en avant une technique par “ondes sonores” pour séparer et récupérer les matériaux catalytiques des piles usagées fuelcellsworks.com. L’AIE note que le recyclage du platine des piles à combustible est faisable et sera important pour limiter le besoin en platine vierge si des millions de FCEV sont produits. Parallèlement, certaines entreprises se concentrent sur la fabrication verte : éliminer les produits chimiques toxiques du processus de production (particulièrement pertinent pour les membranes anciennes contenant des PFAS) et s’assurer que les piles à combustible respectent leur image propre tout au long du cycle de vie.
Intégration des systèmes et hybridation : De nombreux systèmes à pile à combustible sont désormais intelligemment intégrés avec des batteries ou des ultracondensateurs pour gérer les charges transitoires. Cette approche hybride permet à la pile à combustible de fonctionner à une charge optimale et stable (pour l’efficacité et la longévité) tandis qu’une batterie gère les pics, améliorant ainsi la réactivité et la durée de vie globale du système. Par exemple, pratiquement toutes les voitures à pile à combustible sont hybrides (la Mirai possède une petite batterie pour récupérer l’énergie du freinage régénératif et améliorer l’accélération). Même les bus et camions à pile à combustible incluent souvent un tampon lithium-ion. Les avancées en électronique de puissance et en logiciels de contrôle rendent cela transparent. De plus, l’intégration avec les électrolyseurs et les sources renouvelables est un domaine d’innovation très dynamique – créant des boucles virtuelles fermées où l’excès solaire produit de l’hydrogène par électrolyse, l’hydrogène stocké alimente les piles à combustible pour fournir de l’électricité la nuit, etc. Le concept de piles à combustible réversibles (oxyde solide ou PEM pouvant fonctionner en mode électrolyseur) est une technologie de pointe explorée pour simplifier ces systèmes energy.gov. Plusieurs startups disposent désormais de prototypes de systèmes SOC (cellule à oxyde solide) réversibles.
Nouveaux carburants et vecteurs : L’innovation ne se limite pas à l’hydrogène gazeux comme carburant. Des alternatives telles que les piles à combustible alimentées à l’ammoniac sont à l’étude (craquage de l’ammoniac en hydrogène dans le système de pile à combustible, ou même piles à combustible à ammoniac direct avec des catalyseurs spéciaux). Si cela réussit, cela pourrait exploiter l’infrastructure de l’ammoniac pour le transport d’énergie. Une autre idée novatrice : les vecteurs liquides organiques d’hydrogène (LOHC) qui libèrent l’hydrogène à la demande dans une pile à combustible grâce à un catalyseur. En 2023, des chercheurs ont également démontré une pile à combustible directe à l’acide formique pouvant atteindre une forte densité de puissance – l’acide formique transporte l’hydrogène sous forme liquide et pourrait être plus facile à manipuler que H₂. Aucune de ces solutions n’est encore commercialisée, mais elles annoncent des options de carburant flexibles à l’avenir, ce qui pourrait accélérer l’adoption en utilisant le vecteur d’hydrogène le plus pratique selon l’application.
Recyclage des piles à combustible et seconde vie : Sur le plan de la durabilité, puisque les piles à combustible se dégradent progressivement, une autre idée est de réutiliser les piles à combustible automobiles usagées dans des applications à plus faible demande comme seconde vie (similaire à la seconde vie des batteries de VE dans le stockage stationnaire). Par exemple, une pile à combustible de voiture ayant chuté sous 80 % de ses performances initiales (fin de vie pour la conduite) pourrait encore être utilisée dans une unité de cogénération domestique ou un générateur de secours. Cela nécessite une conception modulaire pour faciliter la remise à neuf ou le reconditionnement des cellules. Certains constructeurs automobiles ont manifesté leur intérêt pour améliorer l’économie globale et la durabilité du cycle de vie des piles à combustible.

Bon nombre de ces innovations sont soutenues par des efforts collaboratifs. Le Fuel Cell & Hydrogen Joint Undertaking in the EU et les consortia du DOE américain rassemblent laboratoires nationaux, universités et industrie pour relever ces défis techniques. Par exemple, le Fuel Cell Consortium for Performance and Durability (FC-PAD) du DOE se concentre sur la compréhension des mécanismes de dégradation pour améliorer les matériaux. En Europe, des projets comme CAMELOT (mentionné dans le cas SINTEF) visent à repousser les limites de performance des PEMFC par des conceptions innovantes norwegianscitechnews.com.

Il convient également de noter les progrès rapides dans les électrolyseurs (la technologie miroir pour produire de l’hydrogène). Bien qu’il ne s’agisse pas à proprement parler de piles à combustible, les améliorations de la technologie des électrolyseurs (comme des catalyseurs moins chers, de nouveaux types de membranes et la capacité d’utiliser de l’eau impure ts2.tech) profitent directement à l’écosystème des piles à combustible en rendant l’hydrogène vert moins cher et plus accessible. L’AIE a rapporté que la fabrication mondiale d’électrolyseurs est en train de s’étendre par 25, ce qui fera baisser le coût de l’hydrogène vert et encouragera ainsi une adoption accrue des piles à combustible innovationnewsnetwork.com. Des techniques telles que l’utilisation de l’IA pour le contrôle des systèmes et les jumeaux numériques pour prédire la maintenance sont également appliquées aux systèmes de piles à combustible afin de maximiser la disponibilité et la performance.

Tout compte fait, l’innovation continue a conduit à des améliorations tangibles : les piles à combustible modernes ont environ 5× la durée de vie et 3× la densité de puissance pour une fraction du coût par rapport à celles d’il y a 20 ans. Comme le Prof. Gernot Stellberger, PDG de EKPO Fuel Cell Technologies, l’a résumé dans une lettre à l’industrie : « Chez EKPO, nous rendons la pile à combustible compétitive – en termes de performance, de coût et de fiabilité. » Mais il note que pour réaliser ces bénéfices, « la mobilité hydrogène est prête à être déployée, mais elle nécessite un soutien politique décisif pour combler l’écart de coût initial. » hydrogen-central.com Cela souligne que la technologie n’est qu’une face de la médaille ; des politiques de soutien sont nécessaires pour augmenter la production afin que ces innovations se traduisent réellement par une réduction des coûts. Nous examinerons ensuite les aspects politiques et économiques, mais d’un point de vue technologique, le secteur des piles à combustible est dynamique, avec des percées issues des laboratoires de matériaux, des garages de startups et des centres de R&D d’entreprises. Ces innovations donnent confiance dans le fait que les défis classiques des piles à combustible (coût, longévité, dépendance aux catalyseurs) peuvent être surmontés, ouvrant la voie à une utilisation généralisée.

Impact environnemental des piles à combustible

Les piles à combustible sont souvent présentées comme des dispositifs énergétiques « zéro émission » – et en effet, lorsqu’elles fonctionnent à l’hydrogène pur, leur seul sous-produit est la vapeur d’eau. Cela offre d’énormes avantages environnementaux, notamment en éliminant les polluants atmosphériques et les gaz à effet de serre sur le lieu d’utilisation. Cependant, pour évaluer pleinement l’impact environnemental, il faut considérer la filière de production du carburant et les facteurs liés au cycle de vie. Nous discutons ici des avantages et inconvénients environnementaux des piles à combustible et de leur place dans le vaste puzzle de la décarbonation :

Zéro émissions à l’échappement / locales : Les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV) et les centrales électriques à pile à combustible ne produisent aucune émission de combustion sur site. Pour les véhicules, cela signifie pas de CO₂, pas de NOₓ, pas d’hydrocarbures, pas de particules à la sortie de l’échappement – seulement de l’eau. Dans les zones urbaines confrontées à des problèmes de qualité de l’air, c’est un avantage considérable. Chaque bus à pile à combustible qui remplace un bus diesel élimine non seulement le CO₂ mais aussi les suies diesel nocives et le NOₓ qui provoquent des problèmes respiratoires. Il en va de même pour les applications stationnaires : une pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène dans un centre-ville fournit de l’électricité propre sans la pollution d’un générateur diesel ou d’une microturbine. Cela peut nettement améliorer la qualité de l’air et la santé publique, en particulier dans les environnements densément peuplés ou fermés (par exemple, les chariots élévateurs d’entrepôt – remplacer les chariots au propane par des piles à combustible signifie plus d’accumulation de monoxyde de carbone à l’intérieur). Les systèmes à pile à combustible sont également silencieux, réduisant la pollution sonore par rapport aux générateurs à moteur ou aux véhicules.
Émissions de gaz à effet de serre : Si l’hydrogène (ou un autre carburant) est produit à partir de sources renouvelables ou à faible teneur en carbone, les piles à combustible offrent une voie vers la décarbonation profonde de l’utilisation de l’énergie. Par exemple, une voiture à pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène issu de l’électrolyse alimentée par l’énergie solaire a des émissions de CO₂ sur l’ensemble du cycle de vie quasi nulles – une mobilité véritablement verte. Un scénario de l’Agence internationale de l’énergie pour la neutralité carbone en 2050 compte sur l’hydrogène et les piles à combustible pour décarboner le transport lourd et l’industrie, là où l’électrification directe est difficile iea.org. Cependant, la source de l’hydrogène est cruciale. Aujourd’hui, environ 95 % de l’hydrogène est produit à partir de combustibles fossiles (reformage du gaz naturel ou gazéification du charbon) sans captage du CO₂ iea.org. Cet hydrogène « gris » produit d’importantes émissions de CO₂ en amont, environ 9 à 10 kg de CO₂ par kg de H₂ issu du gaz naturel. Utiliser un tel hydrogène dans un véhicule à pile à combustible entraînerait en réalité des émissions sur le cycle de vie comparables ou supérieures à celles d’une voiture hybride à essence – déplaçant ainsi les émissions du pot d’échappement vers l’usine d’hydrogène. Ainsi, pour réaliser les bénéfices climatiques, l’hydrogène doit être à faible teneur en carbone : soit de « l’hydrogène vert » via l’électrolyse avec de l’électricité renouvelable, soit de « l’hydrogène bleu » via une production fossile avec captage et stockage du carbone. Actuellement, l’hydrogène à faibles émissions ne joue qu’un rôle marginal (<1 Mt sur ~97 Mt d’hydrogène total en 2023) iea.org, mais une vague de nouveaux projets est en cours et pourrait radicalement changer la donne d’ici 2030 iea.org. L’AIE note que les projets annoncés, s’ils se concrétisent, entraîneraient un quintuplement de la production d’hydrogène à faible teneur en carbone d’ici 2030 iea.org. De plus, des politiques comme le crédit d’impôt pour l’hydrogène de l’Inflation Reduction Act des États-Unis (jusqu’à 3 $/kg pour l’H₂ vert) et la stratégie européenne pour l’hydrogène cherchent à accélérer l’offre d’H₂ propre iea.org. En attendant, certains projets de piles à combustible utilisent des carburants « de transition » : par exemple, de nombreuses piles à combustible stationnaires fonctionnent au gaz naturel mais permettent de réduire les émissions de CO₂ grâce à un rendement supérieur à celui d’une centrale à combustion (et en mode cogénération, en remplaçant la production de chaleur séparée). Par exemple, une pile à combustible avec un rendement de 60 % émet environ la moitié du CO₂ par kWh d’une centrale électrique de réseau à 33 % de rendement utilisant le même carburant energy.gov. Si elle est couplée au biogaz (gaz naturel renouvelable issu des déchets), la pile à combustible peut même être neutre en carbone ou négative en carbone. De nombreux serveurs Bloom Energy, par exemple, sont alimentés par du biogaz provenant de décharges. En Californie, les projets de piles à combustible utilisent souvent du biogaz dirigé pour revendiquer une empreinte CO₂ très faible.
Secteurs difficiles à décarboner : Les piles à combustible (et l’hydrogène) permettent la décarbonation là où d’autres moyens échouent. Pour les industries lourdes (acier, chimie, transport longue distance), l’électrification directe est difficile et les biocarburants ont des limites. L’hydrogène peut remplacer le charbon dans la production d’acier (via la réduction directe) et les piles à combustible peuvent fournir de la chaleur à haute température ou de l’électricité sans émissions. Dans le transport routier, les batteries pourraient ne pas supporter des charges de 40 tonnes sur 800 km sans un poids impraticable ; l’hydrogène dans les piles à combustible le peut. L’AIE souligne que l’hydrogène et les carburants à base d’hydrogène « peuvent jouer un rôle important dans les secteurs où les émissions sont difficiles à réduire et où d’autres solutions sont indisponibles ou difficiles », comme l’industrie lourde et le transport longue distance iea.org. D’ici 2030, dans le scénario zéro émission nette de l’AIE, ces secteurs représenteront 40 % de la demande d’hydrogène (contre moins de 0,1 % aujourd’hui) iea.org. Les piles à combustible sont les dispositifs qui convertiront cet hydrogène en énergie utilisable pour ces secteurs, proprement.
Efficacité énergétique et CO₂ par km : Sur le plan de l’efficacité, les véhicules à pile à combustible sont généralement plus efficaces que les moteurs à combustion, mais moins que les véhicules électriques à batterie. Une voiture à pile à combustible PEM pourrait avoir un rendement d’environ 50–60 % pour convertir l’énergie de l’hydrogène en puissance aux roues (plus quelques pertes lors de la production d’hydrogène). Un VE à batterie est efficace à 70-80 % du réseau aux roues, tandis qu’une voiture à essence l’est peut-être à 20-25 %. Ainsi, même en utilisant de l’hydrogène issu du gaz naturel dans une voiture à pile à combustible, on obtient une réduction de CO₂ par rapport à une voiture à essence comparable, grâce à une meilleure efficacité, mais pas autant qu’avec de l’hydrogène renouvelable. Avec de l’hydrogène renouvelable, le CO₂ par km est proche de zéro. De plus, comme les piles à combustible maintiennent une haute efficacité même à charge partielle, un véhicule à pile à combustible en ville peut avoir une pénalité d’efficacité moindre qu’un véhicule à moteur thermique dans la circulation en accordéon.
Polluants et qualité de l’air : Nous avons abordé les polluants issus des pots d’échappement, mais il faut aussi considérer l’amont. La production d’hydrogène à partir de gaz naturel émet du CO₂ (sauf s’il est capté), mais n’émet pas de polluants locaux qui affectent la santé humaine. La gazéification du charbon pour produire de l’hydrogène, utilisée dans certains endroits, génère d’importantes émissions de polluants sauf si elle est dépolluée – mais cette méthode est en déclin en raison de son empreinte carbone élevée. En revanche, l’électrolyse n’a quasiment pas d’émissions environnementales si elle est alimentée par des énergies renouvelables (il peut y avoir un peu de vapeur d’eau provenant des tours de refroidissement si c’est une grande installation, mais c’est mineur). L’utilisation de l’eau est un autre aspect : les piles à combustible produisent de l’eau plutôt qu’elles n’en consomment (une pile à combustible PEM produit environ 0,7 litre d’eau par kg d’H₂ utilisé). L’électrolyse pour produire de l’hydrogène nécessite un apport d’eau – environ 9 litres par kg d’H₂. Si l’hydrogène est produit à partir de gaz naturel, il produit de l’eau plutôt qu’il n’en consomme (CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O). Ainsi, l’impact sur l’eau dépend de la filière : l’hydrogène vert utilise de l’eau (mais en quantités relativement modestes ; par exemple, produire 1 tonne d’H₂ (ce qui représente beaucoup d’énergie) utilise environ 9 à 10 tonnes d’eau, ce qui équivaut à la quantité d’eau nécessaire pour produire 1 tonne d’acier, à titre de comparaison). Certaines entreprises trouvent des moyens d’utiliser des eaux usées ou même de l’eau de mer pour l’électrolyse (une percée récente a permis aux électrolyseurs PEM de fonctionner avec de l’eau impure ts2.tech). Globalement, l’hydrogène/les piles à combustible ne sont pas très gourmands en eau comparés, par exemple, aux biocarburants ou aux centrales thermiques, et dans certaines applications, les piles à combustible peuvent même fournir de l’eau. Le système Toyota Tri-gen, par exemple, produit 1 400 gallons d’eau par jour comme sous-produit, qu’ils utilisent pour laver les voitures pressroom.toyota.com.
Impacts sur les matériaux et les ressources : Les piles à combustible utilisent certains matériaux exotiques (métaux du groupe du platine) mais en petites quantités. Comme mentionné, ces quantités sont en diminution et peuvent être recyclées. D’un point de vue ressources, un futur où des millions de voitures à pile à combustible existeraient nécessiterait d’augmenter quelque peu l’approvisionnement en platine, mais les estimations montrent que cela pourrait représenter quelques centaines de tonnes supplémentaires d’ici 2040, ce qui est réalisable, surtout avec le recyclage (à comparer avec les batteries qui nécessitent de grandes quantités de lithium, cobalt, nickel, etc., soulevant leurs propres questions de durabilité). De plus, les piles à combustible peuvent réduire la dépendance à certains minéraux critiques : par exemple, un FCEV n’a pas besoin de lithium ou de cobalt à grande échelle (juste une petite batterie), ce qui pourrait alléger la demande sur ces chaînes d’approvisionnement si les FCEV prennent une part significative du marché. L’hydrogène lui-même peut être produit à partir de diverses ressources locales (énergies renouvelables, nucléaire, biomasse, etc.), renforçant la sécurité énergétique et réduisant les impacts environnementaux de l’extraction/raffinage du pétrole. Les régions riches en énergies renouvelables (déserts ensoleillés, plaines venteuses) peuvent exporter de l’énergie via l’hydrogène sans avoir à installer d’immenses lignes de transmission.
Comparaison avec les alternatives : Il vaut la peine de comparer les piles à combustible avec d’autres solutions comme les véhicules électriques à batterie ou les biocarburants d’un point de vue environnemental. Les VE à batterie ont un rendement supérieur mais présentent des impacts liés à la fabrication (extraction minière pour les grosses batteries, etc.) et nécessitent toujours un réseau électrique propre pour être réellement bas carbone. Les piles à combustible déplacent le fardeau environnemental vers la production d’hydrogène – qui, si elle est réalisée proprement, peut avoir un impact très faible. En pratique, un mix existera probablement. De nombreux experts considèrent les piles à combustible et les batteries comme complémentaires : les batteries pour les courtes distances et les véhicules légers, les piles à combustible pour les besoins plus lourds et longue distance. Cette approche combinée, comme l’a souligné la lettre des PDG de l’UE, pourrait en fait minimiser les coûts totaux du système et des infrastructures – et vraisemblablement l’impact environnemental – en utilisant chaque solution là où elle est optimale hydrogen-central.com.
Fuite d’hydrogène : Un aspect environnemental subtil en cours d’étude est l’effet de la fuite d’hydrogène sur l’atmosphère. L’hydrogène lui-même n’est pas un gaz à effet de serre, mais s’il fuit, il peut prolonger la durée de vie du méthane et contribuer indirectement au réchauffement. Des études examinent ce risque ; le Hydrogen Council note qu’il est important de maintenir les fuites à un niveau bas (ce qui est réalisable avec une bonne ingénierie). Même dans ce cas, l’effet de réchauffement dans le pire des cas d’une fuite d’H₂ est bien inférieur à celui d’une fuite de CO₂ ou de méthane pour une même quantité d’énergie. Néanmoins, l’industrie développe des capteurs et des protocoles pour minimiser toute perte lors de la production, du transport et de l’utilisation de l’hydrogène.

Globalement, la perspective environnementale pour les piles à combustible est très positive à condition que l’hydrogène provienne de sources propres. C’est pourquoi tant d’investissements sont consacrés à la montée en puissance de l’hydrogène vert. L’Agence internationale de l’énergie souligne que, même si la dynamique est forte (avec 60 pays ayant des stratégies hydrogène), il faut « créer la demande pour l’hydrogène à faibles émissions et débloquer les investissements pour augmenter la production et faire baisser les coûts », sinon l’économie de l’hydrogène ne tiendra pas ses promesses environnementales iea.org. Actuellement, à peine 7 % des projets d’hydrogène bas carbone annoncés ont atteint la décision finale d’investissement, souvent en raison d’un manque de demande claire ou de soutien politique iea.org. Ce fossé est en train d’être comblé par des politiques (plus d’informations à ce sujet dans la section suivante).

On peut observer le changement rapide : par exemple, début 2025, le Trésor américain a finalisé les règles pour le crédit d’impôt à la production d’hydrogène dans l’IRA, apportant de la certitude aux investisseurs iea.org. L’Europe a lancé ses enchères de la Banque de l’Hydrogène pour subventionner l’achat d’hydrogène vert iea.org. Ces actions devraient catalyser davantage d’hydrogène bas-carbone, ce qui améliore directement l’empreinte environnementale de chaque pile à combustible déployée. Déjà, l’investissement mondial dans l’hydrogène à faibles émissions devrait bondir d’environ 70 % en 2025 pour atteindre près de 8 milliards de dollars, après une hausse de 60 % en 2024 ts2.tech. En résumé, plus l’hydrogène est propre, plus la pile à combustible est verte – et l’ensemble du secteur agit rapidement pour garantir que l’hydrogène sera propre.

D’un point de vue plus large, les piles à combustible contribuent à la durabilité environnementale non seulement via les émissions, mais aussi en permettant la diversification énergétique et la résilience. Elles peuvent utiliser le surplus d’énergie renouvelable (éviter le gaspillage/la limitation), et fournir de l’électricité propre dans des zones isolées ou sinistrées (soutenant les besoins humains et des écosystèmes). Associées aux renouvelables, elles rendent possible l’abandon des combustibles fossiles dans des secteurs autrefois jugés inaccessibles, réduisant à la fois la pollution et l’impact climatique. Comme l’a résumé le PDG d’Air Liquide, François Jackow : « L’hydrogène est un levier clé de décarbonation pour l’industrie et la mobilité, et un pilier pour la résilience énergétique et industrielle de demain. » hydrogen-central.com Les piles à combustible sont les moteurs qui transforment cet hydrogène en énergie pratique sans pollution.

En conclusion, la technologie des piles à combustible offre des avantages environnementaux significatifs : air pur, réduction des émissions de gaz à effet de serre, et intégration des renouvelables. La principale précaution est d’éviter de simplement déplacer les émissions en amont en utilisant de l’hydrogène fossile – un problème transitoire que des politiques robustes et les tendances du marché s’emploient activement à résoudre. Avec la montée en puissance de l’hydrogène vert, les piles à combustible sont en mesure de fournir une énergie véritablement zéro carbone dans de nombreux usages. La combinaison de l’absence d’émissions à l’échappement et d’un approvisionnement en carburant de plus en plus zéro carbone fait des piles à combustible une pierre angulaire de nombreuses stratégies climatiques nationales et plans de durabilité d’entreprise. Il est clair que pour réduire la pollution et lutter contre le changement climatique, les piles à combustible sont plus un allié qu’une menace – une conclusion partagée par les scientifiques et les décideurs politiques du monde entier.

Faisabilité économique et tendances du marché

L’économie des piles à combustible a longtemps fait l’objet d’un examen minutieux. Historiquement, les piles à combustible étaient des curiosités high-tech coûteuses, abordables uniquement pour les missions spatiales ou les projets de démonstration. Mais au cours de la dernière décennie, les coûts ont considérablement baissé, et de nombreuses applications des piles à combustible approchent de la viabilité économique – surtout avec des politiques de soutien et à des volumes de production plus élevés. Ici, nous évaluons la faisabilité économique des piles à combustible dans différents secteurs, et examinons les tendances du marché actuelles, y compris les investissements, les projections de croissance, et la façon dont les initiatives politiques façonnent le marché.

Évolution des coûts et compétitivité

Les coûts des systèmes à pile à combustible sont mesurés en coût par kilowatt (pour les piles stationnaires et automobiles) ou en coût total du système par unité (pour des éléments comme un bus ou une voiture). Plusieurs facteurs ont contribué à la réduction des coûts :

Production en volume : Lorsque la production passe de quelques dizaines à des milliers d’unités, les gains d’efficacité industrielle se manifestent. Toyota, par exemple, a réduit le coût de la pile à combustible Mirai d’environ 75 % entre la première et la deuxième génération grâce à la production de masse et à la simplification de la conception. Pourtant, les FCEV restent plus chers à l’achat que les véhicules à combustion comparables ou même que les véhicules à batterie, en raison des faibles volumes et des composants coûteux (la Mirai coûte environ 50 000 $ avant incitations). Le DOE américain vise la parité de coût avec les moteurs thermiques à haut volume d’ici 2030 (~30 $/kW pour le système pile à combustible).
Réduction du platine : Nous avons évoqué les réductions techniques du platine ; économiquement, le platine représente une part importante du coût de la pile. Réduire la quantité ou utiliser du platine recyclé peut faire économiser des milliers de dollars sur le coût d’une pile. Actuellement, une pile à combustible automobile de 80 kW peut contenir 10 à 20 g de platine (selon la conception) – à 30 $/gramme, cela représente 300 à 600 $ de platine, ce qui n’est pas énorme mais reste notable. Pour les applications lourdes, les piles sont plus grandes mais des efforts sont faits pour continuer à réduire la quantité de platine par kW. Par ailleurs, les MCFC et SOFC stationnaires n’utilisent pas du tout de platine, ce qui aide sur le plan du coût des matériaux (même s’ils ont d’autres matériaux et procédés d’assemblage coûteux).
Équilibre du système (BoP) : Les composants hors pile comme les compresseurs, humidificateurs, électroniques de puissance, réservoirs, etc., contribuent fortement au coût. Là aussi, le volume et la maturité de la chaîne d’approvisionnement aident. Dans les véhicules, les réservoirs d’hydrogène en fibre de carbone représentent un coût majeur (souvent autant que la pile elle-même). Ces coûts baissent d’environ 10 à 20 % à chaque doublement du volume. L’industrie recherche des solutions de stockage alternatives (comme les hydrures métalliques ou des fibres moins chères) mais à court terme, il s’agit d’augmenter la production de composites. L’UE et le Japon ont des programmes pour réduire de moitié le coût des réservoirs d’ici 2030 grâce à l’automatisation et à de nouveaux matériaux. Côté stationnaire, le BoP inclut les réformeurs (si utilisation de gaz naturel), onduleurs, échangeurs de chaleur – bénéficiant là aussi de la standardisation et de l’effet d’échelle.
Coûts du carburant : La viabilité économique dépend également du prix de l’hydrogène (ou du méthanol, etc.). Aujourd’hui, le carburant hydrogène peut être coûteux sur les marchés émergents. Aux stations publiques H₂ en Californie ou en Europe, l’hydrogène coûte souvent 10 à 15 $ par kg (ce qui équivaut, en énergie, à 4-6 $/gal d’essence). Cela signifie qu’alimenter un FCEV peut coûter autant ou légèrement plus que l’essence par mile (et si l’on compare au coût de l’électricité pour un VE, c’est plus élevé). Cependant, les coûts diminuent à mesure que la production augmente. Le Hydrogen Shot du DOE américain vise 1 $ par kg d’hydrogène d’ici 2031 innovationnewsnetwork.com. Bien que ce soit ambitieux, même 3 $/kg (avec des énergies renouvelables ou SMR+CCS) rendrait l’utilisation des FCEV à hydrogène très économique par mile, étant donné que les voitures à pile à combustible sont 2 à 3 fois plus efficaces que les moteurs thermiques. Dans l’industrie, le coût de l’hydrogène vert est tombé à environ 4-6 $/kg en 2025 dans les meilleurs cas (avec une électricité renouvelable très bon marché), et l’hydrogène bleu peut coûter 2-3 $/kg. Le nouveau crédit d’impôt américain (jusqu’à 3 $/kg) pourrait effectivement rendre l’hydrogène vert aussi bon marché que 1-2 $/kg aux États-Unis pour les producteurs, ce qui devrait se traduire par des prix de détail inférieurs à 5 $ dans les prochaines années. Les projets européens d’hydrogène vert, dans le cadre de la Hydrogen Bank, visent également à contracter autour de 4-5 €/kg ou moins. Tout cela pour dire : la barrière du coût du carburant est en train d’être levée, ce qui améliorera l’économie d’utilisation des piles à combustible par rapport aux carburants conventionnels. Pour les camions longue distance, un hydrogène à 5 $/kg est à peu près équivalent par mile à un diesel à 3 $/gallon, compte tenu de l’avantage d’efficacité d’un camion à pile à combustible.
Incitations et tarification du carbone : Les incitations gouvernementales favorisent actuellement l’économie des piles à combustible. De nombreux pays offrent des subventions ou des crédits d’impôt : par exemple, les États-Unis accordent jusqu’à 7 500 $ de crédit d’impôt pour les voitures à pile à combustible (comme pour les VE), la Californie ajoute des incitations supplémentaires, et plusieurs pays de l’UE proposent des aides à l’achat pour les FCEV (la France offre 7 000 € pour une voiture H₂, l’Allemagne exonère de taxe routière, etc.). Pour les bus et camions, il existe d’importants programmes publics de cofinancement (le programme JIVE de l’UE a financé plus de 300 bus, le HVIP de Californie couvre une grande partie du coût d’un camion H₂). Les piles à combustible stationnaires bénéficient de crédits d’impôt (ITC de 30 % aux États-Unis fuelcellenergy.com) et de programmes comme les subventions CHP au Japon. De plus, si la tarification du carbone ou la réglementation sur les émissions se durcit, le coût d’émission du CO₂ augmentera – ce qui favorisera effectivement les technologies zéro émission comme les piles à combustible. Par exemple, dans le cadre de la réglementation européenne sur les flottes CO₂ et de futurs mandats potentiels sur les carburants, l’utilisation d’hydrogène vert pourrait générer des crédits monétisables. Ce contexte politique sera crucial dans les 5 à 10 prochaines années pour franchir le cap vers des volumes de marché auto-suffisants.

Compétitivité actuelle : Dans certains créneaux, les piles à combustible sont déjà économiquement compétitives ou proches de l’être :

Chariots élévateurs d’entrepôt : Les chariots élévateurs à pile à combustible surpassent ceux à batterie en termes de disponibilité et d’efficacité de la main-d’œuvre dans les grandes flottes. Des entreprises comme Walmart ont constaté que, malgré un investissement initial plus élevé, les gains de productivité (pas d’échange de batterie, puissance plus constante) et les économies d’espace (pas besoin de salle de recharge) rendaient les piles à combustible financièrement attractives innovationnewsnetwork.com. Cela a conduit à des dizaines de milliers de déploiements sous des modèles de location par Plug Power. Le PDG de Plug Power a noté que ces chariots élévateurs peuvent offrir un retour sur investissement convaincant sur les sites à forte utilisation – c’est pourquoi Amazon, Walmart, Home Depot, etc., ont été parmi les premiers à adopter cette technologie.
Bus : Les bus à pile à combustible restent plus chers à l’achat que les bus diesel ou à batterie. Cependant, certaines agences de transport estiment que sur certains itinéraires (longue distance, temps froid ou usage intensif), elles ont besoin de moins de bus H₂ que de bus à batterie (grâce à un ravitaillement plus rapide et une plus grande autonomie). Le cas de Vienne, qui a remplacé 12 BEB (bus électriques à batterie) par 10 FCEB (bus électriques à pile à combustible), en est un exemple sustainable-bus.com. Sur une durée de vie de 12 ans, si le coût de l’hydrogène baisse et si la maintenance est comparable, le coût total de possession (TCO) pourrait converger. Les premières données montrent que les bus à pile à combustible ont moins d’immobilisations que les premiers bus à batterie dans certaines flottes, ce qui peut permettre des économies.
Camions longue distance : Ici, le diesel reste un concurrent difficile à battre en termes de coût. Les camions à pile à combustible ont un coût initial plus élevé (peut-être 1,5 à 2 fois celui d’un diesel actuellement) et l’hydrogène n’est pas encore moins cher que le diesel au kilomètre. Cependant, avec la production en volume attendue d’ici la fin des années 2020 (Daimler, Volvo, Hyundai prévoient tous une production en série), et avec les évolutions de prix du carburant mentionnées précédemment, l’économie pourrait s’inverser. Surtout si des réglementations zéro émission obligent les entreprises de transport à adopter des alternatives au diesel, les piles à combustible pourraient être le choix privilégié pour les longues distances en raison de leur rentabilité opérationnelle (charge utile et taux d’utilisation). Une étude récente d’ACT Research prévoit que les camions FCEV pourraient atteindre la parité du coût total de possession avec le diesel dans certains segments de poids lourd d’ici le milieu des années 2030 si l’hydrogène atteint environ 4 $/kg. La Californie et l’Europe annoncent déjà la fin des ventes de diesel dans les années 2030, ce qui crée un argument commercial pour investir tôt dans les camions à pile à combustible.
Puissance stationnaire : Pour l’alimentation principale, les piles à combustible ont encore souvent un coût d’investissement par kW plus élevé que les centrales électriques du réseau ou les moteurs. Mais elles peuvent être compétitives en termes de fiabilité et d’émissions lorsque ces critères sont valorisés. Par exemple, les centres de données peuvent utiliser des piles à combustible en plus du réseau dans une configuration qui élimine le besoin de générateurs de secours et de systèmes UPS, ce qui peut potentiellement compenser les coûts. Microsoft a constaté qu’en utilisant une pile à combustible de 3 MW au lieu de groupes électrogènes diesel, les coûts globaux peuvent être raisonnables en tenant compte de l’élimination de certaines infrastructures électriques carboncredits.com. Dans les régions où l’électricité est chère (par exemple, les îles ou les zones isolées utilisant des générateurs diesel à 0,30 $/kWh), les piles à combustible fonctionnant à l’hydrogène ou à l’ammoniac produits localement pourraient devenir des alternatives propres et rentables. Les gouvernements sont également prêts à payer un supplément pour les avantages environnementaux et de résilience du réseau, via des programmes comme celui de la NYSERDA qui financent les premiers déploiements nyserda.ny.gov. Avec le temps, si des coûts carbone ou des limites strictes de pollution sont appliqués aux groupes électrogènes (certaines villes envisagent d’interdire les nouveaux générateurs diesel de secours pour les grands bâtiments), les piles à combustible gagnent un avantage économique.
Micro-cogénération (micro-CHP) : Les unités de micro-CHP à pile à combustible pour les habitations restent encore assez coûteuses (plusieurs dizaines de milliers de dollars), mais au Japon, les subventions et le prix élevé de l’électricité du réseau + du gaz naturel liquéfié les ont rendues viables pour les premiers utilisateurs. Les coûts ont diminué de moitié depuis leur introduction, et les fabricants visent à les réduire davantage grâce à la production de masse. Si les coûts du combustible (gaz naturel ou hydrogène) restent raisonnables et s’il y a un intérêt à disposer d’une alimentation de secours (après des catastrophes, etc.), certains propriétaires ou entreprises pourraient accepter de payer plus cher pour une micro-CHP à pile à combustible pour la sécurité énergétique et l’efficacité.

Un indicateur clé souvent cité est le taux d’apprentissage : historiquement, les piles à combustible ont montré des taux d’apprentissage d’environ 15 à 20 % (ce qui signifie que chaque doublement de la production cumulée réduit le coût de ce pourcentage). À mesure que la production augmente avec les marchés des véhicules lourds et de la production stationnaire, on peut s’attendre à de nouvelles baisses de coûts.

Croissance et tendances du marché

Le marché des piles à combustible est en phase de croissance. Quelques tendances notables en 2025 :

Croissance des revenus et du volume : Selon des études de marché, le marché mondial des piles à combustible (toutes applications confondues) a connu une croissance annuelle d’environ 25 % ces dernières années. Le segment Véhicule électrique à pile à combustible en particulier devrait croître à un TCAC de plus de 20 % jusqu’en 2034 globenewswire.com. Par exemple, le marché des véhicules à pile à combustible devrait passer d’environ 3 milliards de dollars en 2025 à environ 18 milliards de dollars d’ici 2034 globenewswire.com. De même, les marchés des piles à combustible stationnaires et portables enregistrent des taux de croissance à deux chiffres. En 2022, les livraisons mondiales de piles à combustible ont dépassé 200 000 unités (principalement de petits groupes auxiliaires de puissance et des unités de manutention de matériaux), et ce chiffre augmente à mesure que de nouveaux modèles de camions et de voitures arrivent sur le marché.
Points chauds géographiques : L’Asie (Japon, Corée du Sud, Chine) est en tête pour le stationnaire et occupe une place importante dans les véhicules (l’essor des bus/camions en Chine, les véhicules personnels et le stationnaire au Japon, les centrales électriques et véhicules en Corée). La région Asie-Pacifique a dominé le marché des FCEV en 2024 avec des parts majeures provenant des programmes de voitures particulières du Japon et de la Corée et des véhicules utilitaires chinois globenewswire.com. La stratégie intégrée de la Chine, avec des subventions nationales et des clusters locaux (par exemple, Shanghai, Guangdong), accélère rapidement les déploiements globenewswire.com. L’Europe investit massivement dans les infrastructures et véhicules à hydrogène ; des pays comme l’Allemagne disposent déjà de 100 stations H₂ et en visent des centaines d’autres globenewswire.com, et l’Europe finance de nombreux déploiements de véhicules (projets de centaines de camions via H2Accelerate, 1 200 bus d’ici le milieu de la décennie sustainable-bus.com, etc.). L’Amérique du Nord (notamment la Californie) compte des poches d’adoption avancée – la Californie dispose d’environ 50 stations publiques H₂ et vise 200 d’ici 2025 pour soutenir des dizaines de milliers de FCEV. Les nouveaux pôles hydrogène américains (avec 8 milliards de dollars de financement alloués fin 2023) stimuleront encore la croissance régionale du marché en fournissant des infrastructures hydrogène dans des régions comme la côte du Golfe, le Midwest, la Californie, etc. Parallèlement, de nouveaux marchés comme l’Inde explorent les piles à combustible (l’Inde a lancé son premier essai de bus H₂ en 2023 et dévoilé un prototype de camion à pile à combustible en 2025 globenewswire.com). Le gouvernement indien, dans le cadre de la Mission nationale sur l’hydrogène, investit dans des projets de démonstration (par exemple, des bus à hydrogène au Ladakh globenewswire.com).
Investissements et partenariats d’entreprise : Les grands acteurs de l’industrie prennent position. Constructeurs automobiles : Toyota, Hyundai, Honda sont présents de longue date, désormais rejoints par BMW (qui a annoncé un SUV à hydrogène en série limitée en 2023), et des entreprises comme GM (développant des modules de piles à combustible pour l’aérospatiale et le secteur militaire, et fournissant des piles Hydrotec à des partenaires comme Navistar pour les camions). Constructeurs de camions : outre la coentreprise de Daimler et Volvo, d’autres comme Nikola, Hyundai (avec son programme XCIENT en Europe et des projets pour les États-Unis), Toyota Hino (développant des camions à pile à combustible), Kenworth (en partenariat avec Toyota sur une démonstration de camion portuaire) sont tous actifs. Entreprises ferroviaires et aéronautiques : Alstom (trains), Airbus (avec MTU et aussi un partenariat avec Ballard pour un moteur de démonstration), et des startups comme ZeroAvia (soutenue par des compagnies aériennes) témoignent d’un intérêt intersectoriel.

La chaîne d’approvisionnement connaît également une consolidation et des investissements. Un mouvement important a été le rachat par Honeywell de l’activité catalyseurs pour piles à combustible et électrolyseurs de Johnson Matthey pour 1,8 milliard de livres sterling en 2025, montrant que les industriels établis se positionnent pour l’économie de l’hydrogène ts2.tech. Les startups de production d’hydrogène sont financées par les géants du pétrole et du gaz (par exemple, BP investissant dans la startup d’électrolyseurs Hystar et la société LOHC Hydrogenious). En fait, les entreprises pétrolières et gazières ont augmenté leur participation – une analyse du capital-risque d’entreprise mondial a révélé qu’au premier semestre 2025, les entreprises pétrolières et gazières ont triplé leurs investissements dans les startups de l’hydrogène par rapport à l’année précédente, contrecarrant le récit d’un désintérêt croissant globalventuring.com. Elles se couvrent pour un avenir où l’hydrogène sera un vecteur énergétique majeur. Parmi les exemples, on peut citer Shell investissant dans des réseaux de ravitaillement en H₂, TotalEnergies dans des projets de production d’hydrogène, et des partenariats comme Chevron avec Toyota sur l’infrastructure hydrogène.

Introduction en bourse (IPO) et marché boursier : De nombreuses entreprises spécialisées dans les piles à combustible sont cotées en bourse (Plug Power, Ballard Power, Bloom Energy, FuelCell Energy). Leurs performances boursières ont été volatiles, souvent influencées par les actualités politiques. En 2020, elles ont grimpé avec l’engouement pour l’hydrogène, en 2022–2023 beaucoup se sont refroidies en raison d’une rentabilité plus lente que prévu, mais 2024–2025 a vu un regain d’optimisme alors que les commandes réelles ont augmenté et que les financements publics se sont concrétisés. Par exemple, Ballard a reçu en 2025 ses plus grosses commandes de piles à combustible pour bus à ce jour (plus de 90 moteurs pour des constructeurs européens de bus) nz.finance.yahoo.com, et se recentre sur ses marchés principaux après l’arrivée d’un nouveau PDG hydrogeninsight.com. Bloom Energy étend sa production et vise de nouveaux marchés comme la production d’hydrogène via des SOFC réversibles. Plug Power, tout en rencontrant des difficultés à atteindre ses objectifs financiers, construit un réseau complet d’hydrogène vert et a déclaré plus d’un milliard de dollars de chiffre d’affaires pour 2024, avec des plans de croissance ambitieux (mais aussi de grosses dépenses) fool.com. En résumé, le secteur est passé de la pure R&D à la génération de revenus, mais la rentabilité généralisée n’est attendue que dans quelques années, le temps de monter en échelle.
Fusions et collaborations : On observe des collaborations transfrontalières et intersectorielles : par exemple, Daimler, Shell et Volvo collaborent sur des écosystèmes de camions à hydrogène ; Toyota s’associe à Air Liquide et Honda pour l’infrastructure au Japon et dans l’UE ; le Hydrogen Council (créé en 2017) compte désormais plus de 140 membres d’entreprises alignant leurs stratégies. Notamment, des collaborations internationales se forment : en 2023, un partenariat a été annoncé pour expédier de l’hydrogène (sous forme d’ammoniac) de l’Australie vers le Japon pour la production d’électricité – ce qui pourrait alimenter des piles à combustible si les piles à combustible à ammoniac se commercialisent. Les pays européens coopèrent : le projet IPCEI (Projets Importants d’Intérêt Européen Commun) Hydrogène regroupe des milliards d’euros provenant des pays de l’UE pour développer tout, des électrolyseurs aux véhicules à pile à combustible iea.org. « La Belgique, l’Allemagne et les Pays-Bas appellent à une stratégie européenne claire pour renforcer le marché de l’hydrogène », notait un article, soulignant la coopération régionale blog.ballard.com.
Défis et ajustements du marché : Avec la croissance rapide, il y a aussi quelques ajustements plus difficiles. Le rapport H2View H1 2025 a observé que « la réalité commence à rattraper » l’hydrogène, avec certaines startups qui échouent et de grands acteurs comme Statkraft qui mettent en pause des projets en raison de coûts élevés ou d’une demande incertaine h2-view.com. Mais il a souligné qu’il s’agit d’une évolution stratégique, non d’un repli – les investisseurs exigent désormais des modèles d’affaires plus clairs et des flux de trésorerie à court termeh2-view.com. C’est sain pour la stabilité à long terme. Par exemple, nous avons vu BP se retirer d’un grand projet d’hydrogène vert aux Pays-Bas en 2025 alors qu’il se recentrait sur son cœur de métier, mais le projet s’est poursuivi sous une nouvelle direction ts2.tech. Il y a aussi l’histoire spectaculaire de Nikola : après un engouement initial, l’entreprise a connu des difficultés financières et le scandale de son fondateur, et en 2023 son activité de camions à batterie a peiné. Cependant, en 2025, une nouvelle entité « Hyroad » a acquis les actifs et la propriété intellectuelle des camions à hydrogène de Nikola après la faillite pour continuer à porter cette vision h2-view.com. Ces épisodes reflètent une transition d’une phase initiale exubérante à une phase de croissance plus rationnelle, axée sur les partenariats.
Signaux politiques et réglementaires : Les marchés réagissent aussi à l’arrivée de nouvelles réglementations. La règle Advanced Clean Trucks de Californie et les normes européennes de CO₂ exigent effectivement qu’une part des nouveaux camions soit zéro émission – stimulant les commandes de camions à hydrogène en plus de ceux à batterie. En Californie, par exemple, les ports et les entreprises de transport routier savent qu’ils doivent commencer à acquérir des camions ZE dès maintenant pour atteindre les objectifs de 2035 (lorsque la vente de diesel pourrait être interdite). La Chine utilise le programme Fuel Cell Vehicle City Cluster : des subventions sont accordées aux coalitions de villes qui déploient un nombre spécifié de FCEV, visant à atteindre 50 000 FCEV d’ici 2025 comme mentionné. Ce type de mandat rassure les fabricants sur l’existence d’un marché s’ils produisent des véhicules à pile à combustible, encourageant ainsi l’investissement.
Expansion de l’infrastructure hydrogène : Une tendance du marché étroitement liée aux piles à combustible est le développement de l’infrastructure de ravitaillement. Plus de 1 000 stations hydrogène sont attendues dans le monde d’ici 2025 (contre environ 550 en 2021). Les plus de 100 stations d’Allemagne desservent déjà les voitures existantes globenewswire.com, et le pays prévoit d’en avoir 400 d’ici 2025 ; le Japon vise 320 d’ici 2025. La Chine, de façon intéressante, comptait déjà plus de 250 stations en 2025 et construit rapidement. Les États-Unis sont à la traîne mais le Infrastructure Bill a alloué des fonds pour des corridors H₂ et des initiatives privées (comme les aires de repos pour camions par Nikola, Plug Power, Shell en développement). De nouvelles technologies de ravitaillement (comme les distributeurs haute capacité à 700 bars pour camions, ou le ravitaillement en hydrogène liquide) arrivent sur le terrain. En 2023, la première station de ravitaillement en H₂ liquide haute capacité pour camions a ouvert en Allemagne par Daimler et ses partenaires. De plus, de nouvelles normes (telles que les mises à jour du protocole de ravitaillement SAE J2601) améliorent la fiabilité et la rapidité du ravitaillement, ce qui favorise l’acceptation par les utilisateurs et le débit dans les stations.
Perspectives du marché : En regardant vers l’avenir, les prévisions du secteur sont optimistes. IDTechEx prévoit des dizaines de milliers de camions à pile à combustible sur les routes d’ici 2030 dans le monde, et peut-être plus d’un million de FCEV de tous types. D’ici 2040, les piles à combustible pourraient représenter une minorité significative des ventes de véhicules lourds (certaines estimations parlent de 20 à 30 % des poids lourds). Les piles à combustible stationnaires pourraient dépasser 20 GW de capacité installée cumulée d’ici 2030 (contre seulement quelques GW aujourd’hui) alors que des pays comme la Corée du Sud, le Japon, et peut-être les États-Unis (avec les hubs hydrogène et les objectifs de réseau net-zéro) les déploient pour une énergie propre et stable. Le Hydrogen Council envisage que l’hydrogène réponde à 10-12 % de la demande énergétique finale d’ici 2050 dans un scénario à 2°C, ce qui implique des millions de piles à combustible dans les véhicules, les bâtiments et la production d’électricité. À court terme, les 5 prochaines années (2025-2030) seront des années cruciales pour le passage à l’échelle : passer des démonstrations et petites séries à la production de masse dans plusieurs secteurs.

Les leaders de l’industrie tiennent à souligner la nécessité d’un soutien pendant cette montée en puissance. Une lettre conjointe de 30 PDG en Europe a averti que sans action rapide, « la mobilité hydrogène en Europe va stagner », et a appelé à un déploiement coordonné de l’infrastructure et à l’inclusion de l’hydrogène dans les grandes initiatives hydrogeneurope.eu. Ils ont souligné qu’une double infrastructure (batterie + hydrogène) peut permettre d’économiser des centaines de milliards en évitant des mises à niveau du réseau hydrogen-central.com, ce qui constitue un argument économique fort pour que les gouvernements investissent dans l’hydrogène en parallèle de l’électrification.

En termes d’investissements, au-delà des dépenses des entreprises, les gouvernements mobilisent des fonds. L’UE a alloué 470 millions d’euros en 2023 à la R&D et au déploiement de l’hydrogène dans le cadre des programmes Horizon et Hydrogen Europe clean-hydrogen.europa.eu. Les programmes sur l’hydrogène du DOE américain ont reçu un financement accru (plus de 500 millions de dollars/an) ainsi que les hubs à 8 milliards de dollars. Le gouvernement chinois accorde des subventions d’environ 1 500 $ par kW de pile à combustible pour les véhicules dans leur programme de clusters. Ces initiatives injecteront collectivement des dizaines de milliards dans le secteur cette décennie, réduisant le risque pour les investisseurs privés.

Pour illustrer la dynamique du marché par un exemple concret : Hyundai a lancé en 2025 son SUV NEXO amélioré et a annoncé son intention d’introduire des versions à pile à combustible pour tous ses modèles de véhicules utilitaires. En Europe, Toyota a commencé à déployer des modules de pile à combustible (issus de la Mirai) dans les bus Hino et Caetanobus, et même dans un projet de camion Kenworth aux États-Unis. Nikola et Iveco construisent une usine en Allemagne pour des camions à pile à combustible, visant plusieurs centaines par an d’ici 2024-2025. Avec une telle capacité de production en cours de mise en service, le marché disposera de produits – il s’agira alors de trouver des clients et des solutions de ravitaillement.

Déjà, des « vraies commandes » sont passées : par exemple, en 2025, Talgo (constructeur ferroviaire) a commandé des piles à combustible Ballard pour des trains à hydrogène espagnols, Sierra Northern Railway a commandé un moteur à pile à combustible de 1,5 MW pour une locomotive (Ballard) money.tmx.com, First Mode a commandé 60 piles à combustible Ballard pour convertir des tombereaux miniers à l’hydrogène blog.ballard.com. Il ne s’agit pas de projets scientifiques mais de contrats commerciaux visant à décarboner les opérations. Ces projets de premiers utilisateurs dans le ferroviaire et le secteur minier, bien que de niche, sont importants pour démontrer la viabilité économique dans les secteurs lourds.

Enfin, une tendance dans le sentiment du marché : après un pic d’engouement autour de 2020 et un creux en 2022, 2023-2025 a vu un optimisme plus mesuré et déterminé. Les dirigeants reconnaissent souvent les défis mais expriment leur confiance dans leur capacité à les relever. Par exemple, Sanjiv Lamba, PDG de Linde, a souligné que « aucune approche unique ne peut résoudre la durabilité ; l’hydrogène est une option clé pour un transport plus propre et, en travaillant ensemble – industrie, fabricants et gouvernements – nous pouvons libérer tout son potentiel. » hydrogen-central.com Cet esprit de collaboration entre secteurs privé et public est désormais manifeste. En un sens, les piles à combustible sont passées du laboratoire à la salle de conseil : les nations voient une valeur stratégique à maîtriser l’hydrogène et la technologie des piles à combustible (pour la sécurité énergétique et le leadership industriel). L’Europe la considère même comme une question de compétitivité – d’où leur urgence après avoir constaté les incitations de l’IRA américaine.

En résumé, la viabilité économique des piles à combustible s’améliore rapidement, grâce aux avancées technologiques et à l’effet d’échelle, mais dépend encore d’un soutien continu pour atteindre une compétitivité totale. Les tendances du marché indiquent une croissance robuste et d’importants investissements à venir, tempérés par une approche pragmatique visant à se concentrer d’abord sur les applications les plus adaptées (par exemple, le transport lourd, l’alimentation hors réseau) où les piles à combustible ont le plus grand avantage. Les prochaines années verront probablement les solutions à base de piles à combustible devenir de plus en plus courantes dans ces domaines, accumulant l’expérience et les volumes nécessaires pour ensuite s’étendre davantage.

Initiatives politiques mondiales et développements industriels

Les politiques gouvernementales et les collaborations internationales jouent un rôle déterminant dans l’accélération de l’adoption des piles à combustible et de l’hydrogène. Reconnaissant le potentiel de croissance économique, de réduction des émissions et de sécurité énergétique, les gouvernements du monde entier ont lancé des stratégies globales et des programmes de financement pour soutenir le secteur de l’hydrogène et des piles à combustible. Parallèlement, les acteurs industriels organisent des alliances et des partenariats pour garantir que les infrastructures et les normes suivent le rythme. Cette section met en avant les principales initiatives politiques mondiales, les investissements majeurs des entreprises, et les collaborations internationales qui façonnent le paysage en 2025 :

Politiques et stratégies gouvernementales

Union européenne : L’Europe a sans doute été la plus agressive en matière de politiques pour l’hydrogène. La Stratégie hydrogène de l’UE (2020) a fixé des objectifs d’installation de 6 GW d’électrolyseurs renouvelables d’ici 2024 et 40 GW d’ici 2030 fchea.org. Début 2025, plus de 60 gouvernements, dont l’UE, ont adopté des stratégies hydrogène iea.org. L’UE a mis en œuvre le programme Important Projects of Common European Interest (IPCEI) pour l’hydrogène, approuvant plusieurs vagues de projets avec des milliards de financements pour développer toute la chaîne de valeur iea.org. Elle a également lancé la Banque de l’hydrogène (dans le cadre du Fonds d’innovation) pour subventionner les premiers projets de production d’hydrogène vert – la première enchère en 2024 a proposé 800 millions d’euros pour 100 000 tonnes d’H₂ vert (essentiellement un contrat pour différence afin de rendre l’H₂ vert compétitif en prix) iea.org. En matière de mobilité, l’UE a adopté en 2023 le Règlement sur les infrastructures pour carburants alternatifs (AFIR), imposant qu’à l’horizon 2030, il y ait une station de ravitaillement en hydrogène tous les 200 km le long des routes du réseau central de transport transeuropéen. De plus, les normes de CO₂ pour les véhicules de l’UE poussent effectivement les constructeurs à investir dans les véhicules zéro émission (y compris les FCEV). Les pays européens investissent individuellement : l’Allemagne a investi plus de 1,5 milliard d’euros dans le ravitaillement en H₂ et la R&D cette décennie et mène des initiatives transfrontalières (par exemple, le projet de gazoduc « H2Med » avec l’Espagne et la France pour transporter de l’hydrogène). La France a annoncé un plan hydrogène de 7 milliards d’euros axé sur les électrolyseurs, les véhicules lourds et la décarbonation de l’industrie globenewswire.com. Les pays scandinaves forment un « Corridor nordique de l’hydrogène » avec le soutien de l’UE pour déployer des camions et stations à hydrogène de la Suède à la Finlande hydrogeneurope.eu. L’Europe de l’Est a aussi des projets (la Pologne et la République tchèque prévoient des hubs H₂ pour camions sur leurs autoroutes). À noter, les PDG de l’industrie en Europe appellent à une action encore plus forte – en juillet 2025, plus de 30 PDG ont écrit aux dirigeants de l’UE pour « placer fermement la mobilité hydrogène au cœur de la stratégie européenne pour un transport propre » et ont averti que l’Europe doit agir maintenant pour sécuriser son avance hydrogeneurope.eu. Ils ont souligné que l’Europe pourrait gagner 500 000 emplois d’ici 2030 grâce au leadership technologique dans l’hydrogène <a href= »https://hydrogen-central.com/ceos-unite-to-call-on-eu-leadehydrogen-central.com, mais seulement si les infrastructures sont développées et que des cadres de soutien (comme le financement et la simplification des réglementations) sont en place. L’UE est à l’écoute : elle développe une politique industrielle propre (parfois appelée « Net-Zero Industry Act ») qui inclura probablement des incitations à la fabrication de technologies de l’hydrogène, similaire à l’IRA américaine. Un hic : fin 2024, un projet de plan climatique de l’UE pour 2040 n’a pas explicitement mentionné l’hydrogène, ce qui a alarmé l’industrie hydrogen-central.com, mais des parties prenantes comme Hydrogen Europe font activement du lobbying pour que l’hydrogène reste au cœur des plans de décarbonation de l’UE h2-view.com.
États-Unis : Sous l’administration Biden, les États-Unis se sont fortement tournés vers le soutien à l’hydrogène. Le Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) de 2021 a inclus 8 milliards de dollars pour les Regional Clean Hydrogen Hubs – fin 2023, le DOE a sélectionné 7 propositions de hubs à travers le pays (par exemple, un hub d’hydrogène renouvelable en Californie, un hub d’hydrogène issu du pétrole/gaz au Texas, un hub d’ammoniac propre dans le Midwest) pour recevoir des financements. Ces hubs visent à créer des écosystèmes localisés de production, distribution et utilisation finale de l’hydrogène (y compris les piles à combustible pour la mobilité et l’énergie). Le Département de l’Énergie a également lancé le “Hydrogen Shot” dans le cadre de ses Energy Earthshots, visant à réduire le coût de l’hydrogène vert à 1 $/kg d’ici 2031 innovationnewsnetwork.com. La mesure la plus transformatrice a cependant été le Inflation Reduction Act (IRA) de 2022 qui a introduit un Production Tax Credit (PTC) pour l’hydrogène – jusqu’à 3 $ par kg pour l’H₂ produit avec des émissions quasi nulles iea.org. Cela rend effectivement de nombreux projets d’hydrogène vert économiquement viables, et une vague d’annonces de projets a suivi son adoption. Il a également prolongé les crédits d’impôt pour les véhicules à pile à combustible et pour les installations stationnaires de piles à combustible (le crédit d’impôt de 30 % ITC fuelcellenergy.com). La Stratégie et feuille de route nationale américaine pour l’hydrogène (publiée en projet en 2023) présente une vision de 50 millions de tonnes d’hydrogène par an d’ici 2050 (contre ~10 Mt aujourd’hui, principalement d’origine fossile)innovationnewsnetwork.com. Les États-Unis considèrent l’hydrogène comme un élément clé pour la sécurité énergétique et la compétitivité industrielle. De plus, des États comme la Californie ont leurs propres initiatives : la Commission de l’énergie de Californie finance des stations à hydrogène (objectif de 100 stations H₂ pour poids lourds d’ici 2030), et l’État offre des incitations pour les véhicules zéro émission, y compris les piles à combustible (le programme HVIP pour les camions et des programmes de bons pour les bus). L’armée américaine est également impliquée – l’Armée a un plan pour le ravitaillement en hydrogène sur les bases et teste des véhicules à pile à combustible pour un usage tactique, et comme mentionné précédemment, le Département de la Défense est partenaire de projets comme le camion H2Rescue innovationnewsnetwork.com. Sur le plan réglementaire, les États-Unis développent des codes et des normes (via NREL, SAE, etc.) pour garantir la sécurité de la manipulation de l’hydrogène et un protocole de ravitaillement uniforme, ce qui facilite les déploiements.
Asie : Le Japon a été un pionnier de l’hydrogène, envisageant une « Société de l’hydrogène ». Le gouvernement japonais a mis à jour sa Stratégie de base sur l’hydrogène en 2023, doublant son objectif d’utilisation de l’hydrogène à 12 millions de tonnes d’ici 2040 et promettant 113 milliards de dollars (15 000 milliards de yens) d’investissements publics-privés sur 15 ans. Le Japon a subventionné les véhicules à pile à combustible et construit environ 160 stations, et financé des micro-cogénérations à pile à combustible (Ene-Farm). Il a également fait fonctionner les Jeux Olympiques de Tokyo 2020 (tenus en 2021) avec des bus et des générateurs à hydrogène comme vitrine. Désormais, le Japon investit dans l’approvisionnement mondial – par exemple, un partenariat avec l’Australie pour le transport d’hydrogène liquide (le navire Suiso Frontier a effectué un voyage d’essai transportant du LH₂). La Corée du Sud a également une feuille de route pour l’économie de l’hydrogène visant 200 000 véhicules à pile à combustible (FCEV) et 15 GW de production d’électricité à pile à combustible d’ici 2040. D’ici 2025, la Corée visait 81 000 FCEV sur les routes (elle en comptait environ 30 000 en 2023, principalement des Hyundai Nexo) et 1 200 bus, tout en portant sa capacité actuelle de plus de 300 MW de piles à combustible stationnaires à l’échelle du GW. La Corée offre des incitations généreuses aux consommateurs (un Nexo coûte à peu près le même prix qu’un SUV à essence après subvention) et a construit environ 100 stations H₂. Elle a également imposé en 2021 que les grandes villes comme Séoul aient au moins 1/3 de leurs nouveaux bus publics à hydrogène. La Chine a inclus l’hydrogène dans son plan quinquennal national pour la première fois (2021-2025), le reconnaissant comme une technologie clé pour la décarbonation et une industrie émergente payneinstitute.mines.edu. La Chine n’a pas encore de subvention unifiée au niveau national pour les véhicules à hydrogène (elle a mis fin aux subventions NEV en 2022), mais elle a lancé le Programme de démonstration de véhicules à pile à combustible : au lieu de subventions par véhicule, il récompense les clusters urbains pour l’atteinte d’objectifs de déploiement et de jalons technologiques. Dans ce cadre, la Chine s’est fixé un objectif d’environ 50 000 FCEV (principalement commerciaux) et 1 000 stations à hydrogène d’ici 2030 globenewswire.com. Des provinces clés comme Shanghai, Guangdong et Pékin investissent massivement – offrant des subventions locales, des obligations de flotte (par exemple, exiger qu’un certain pourcentage de bus urbains soient à pile à combustible dans certains districts), et construisant des parcs industriels pour la fabrication de piles à combustible. Sinopec (la grande compagnie pétrolière) convertit certaines stations-service pour ajouter des distributeurs d’hydrogène (objectif de 1 000 stations à long terme). À l’international, la Chine collabore – le PDG de Ballard a souligné le « leadership de la Chine dans le déploiement de l’hydrogène » et Ballard a des coentreprises en Chine blog.ballard.com. Cependant, la Chine dépend encore du charbon pour une grande partie de son hydrogène (qu’ils appellent « bleu » s’il y a captage du carbone, ou « gris » sans). Leur politique inclut également la recherche sur l’hydrogène géologique et la production d’hydrogène par énergie nucléaire, montrant qu’ils explorent toutes les pistes.
Autres régions : L’Australie exploite ses ressources renouvelables pour devenir un exportateur d’hydrogène (bien qu’il s’agisse davantage de production d’hydrogène que d’utilisation domestique de piles à combustible). Elle a mis en place des stratégies et de grands projets, comme le potentiel Asian Renewable Energy Hub en Australie-Occidentale qui produirait de l’ammoniac vert. Les pays du Moyen-Orient (comme les Émirats arabes unis, l’Arabie saoudite) ont annoncé des méga-projets d’hydrogène/ammoniac vert pour se diversifier du pétrole – par exemple, NEOM en Arabie saoudite vise à exporter de l’ammoniac vert et à utiliser aussi de l’hydrogène pour les transports (ils ont commandé 20 bus à hydrogène à Caetano/Ballard par exemple). Ces projets bénéficient indirectement aux piles à combustible en assurant l’approvisionnement futur. Le Canada dispose d’une Stratégie sur l’hydrogène et est fort en propriété intellectuelle sur les piles à combustible (Ballard, Hydrogenics-Cummins, etc., sont canadiens). Le Canada voit des opportunités dans le transport lourd et a mis en place des pôles H₂ en Alberta et au Québec. L’Inde a lancé sa Mission nationale sur l’hydrogène vert en 2023 avec un investissement initial de plus de 2 milliards de dollars US pour soutenir la fabrication d’électrolyseurs et des projets pilotes de piles à combustible (bus, camions, possiblement trains). En tant que pays fortement dépendant des importations de pétrole et avec des émissions croissantes, l’Inde s’intéresse à l’hydrogène pour la sécurité énergétique ; elle a récemment lancé son premier bus à pile à hydrogène en 2023 et des entreprises comme Tata et Reliance investissent dans la technologie globenewswire.com. Amérique latine : le Brésil, le Chili disposent d’abondantes énergies renouvelables et prévoient de produire de l’hydrogène vert pour l’exportation, et testent des bus à pile à combustible (par exemple, le Chili a mené un essai sur des véhicules miniers). Afrique : l’Afrique du Sud, avec ses ressources en platine, a une feuille de route sur l’hydrogène et s’intéresse aux camions miniers à pile à combustible (camion de 2 MW d’Anglo American) et à l’alimentation de secours. Les cadres de coopération internationale comme le Partenariat international pour l’hydrogène et les piles à combustible dans l’économie (IPHE) et la Mission Hydrogène de Mission Innovation facilitent le partage des connaissances.

En résumé, un consensus politique mondial se forme sur le fait que l’hydrogène et les piles à combustible sont des éléments essentiels de la transition vers la neutralité carbone. Des mandats et financements descendus de l’UE, aux incitations axées sur le marché aux États-Unis, en passant par les efforts coordonnés gouvernement-industrie en Asie, ces initiatives abaissent considérablement les barrières pour la technologie des piles à combustible.

Alliances industrielles et investissements

Sur le plan industriel, les entreprises unissent leurs forces pour partager les coûts et accélérer le déploiement des infrastructures :

Hydrogen Council : Formé en 2017 avec 13 entreprises fondatrices, il compte aujourd’hui plus de 140 entreprises (énergie, automobile, chimie, finance) faisant la promotion de l’hydrogène. Il commande des analyses (avec McKinsey) pour démontrer la viabilité économique et a joué un rôle clé dans la promotion du récit selon lequel l’hydrogène pourrait fournir 20 % des besoins de décarbonation avec des investissements de plusieurs milliers de milliards de dollars d’ici 2050. Les PDG de ce conseil se sont montrés très actifs. Par exemple, le PDG de Toyota (en tant que membre) souligne régulièrement une stratégie multi-voies et a engagé le dialogue avec les décideurs politiques au Japon et à l’étranger pour maintenir les piles à combustible à l’ordre du jour. Le rapport 2025 du Conseil « Closing the Cost Gap » a identifié où un soutien politique est nécessaire pour rendre l’hydrogène propre compétitif d’ici 2030 hydrogencouncil.com.
Global Hydrogen Mobility Alliance : La lettre conjointe de 30 PDG en Europe en 2025 a annoncé la création de la Global Hydrogen Mobility Alliance – essentiellement une initiative industrielle visant à promouvoir à grande échelle les solutions de transport à hydrogène hydrogen-central.com. L’annexe de citations de PDG que nous avons vue fait partie de leur campagne médiatique pour sensibiliser et faire pression sur les gouvernements hydrogen-central.com. Cette alliance regroupe des entreprises couvrant toute la chaîne de valeur de l’hydrogène – des fournisseurs de gaz (Air Liquide, Linde), des constructeurs automobiles (BMW, Hyundai, Toyota, Daimler, Volvo, Honda), des fabricants de piles à combustible (Ballard, Bosch via cellcentric, EKPO), des fournisseurs de composants (Bosch, MAHLE, Hexagon pour les réservoirs), et des utilisateurs finaux/opérateurs de flotte. En parlant d’une seule voix, ils veulent s’assurer que les régulateurs et investisseurs entendent un message unifié : nous sommes prêts, nous avons besoin de soutien maintenant ou nous risquons de prendre du retard (notamment face à des pays comme la Chine).
Partenariats entre constructeurs automobiles : Le développement des piles à combustible coûte cher, donc les constructeurs automobiles s’associent souvent. Toyota et BMW avaient un accord de partage technologique (le SUV iX5 Hydrogen de BMW, produit en série limitée, utilise des piles à combustible Toyota), Honda et GM avaient une coentreprise (mais dès 2022, GM s’est recentré sur l’interne pour les applications hors véhicules et fournit la technologie à Honda). On observe des usines communes de piles à combustible : par exemple, Cellcentric (Daimler-Volvo) construit une grande usine en Allemagne pour les piles à combustible de camions d’ici 2025. Hyundai et Cummins ont des protocoles d’accord pour collaborer sur les piles à combustible (Cummins travaille aussi avec Tata en Inde). Ces co-investissements répartissent les coûts de R&D et alignent les standards (par exemple, utilisation de niveaux de pression similaires, d’interfaces de ravitaillement, etc., afin que l’infrastructure puisse être commune).
Consortia d’infrastructures : Dans le domaine de l’avitaillement, des groupes d’entreprises s’associent pour résoudre le problème de la poule et de l’œuf. Un exemple est H2 Mobility Deutschland – un consortium d’Air Liquide, Linde, Daimler, Total, Shell, BMW, etc., qui a construit les 100 premières stations à hydrogène d’Allemagne grâce à un financement conjoint. En Californie, le California Fuel Cell Partnership (désormais rebaptisé Hydrogen Fuel Cell Partnership) réunit constructeurs automobiles, entreprises énergétiques et gouvernement pour coordonner le déploiement des stations et l’introduction des véhicules. L’Europe a lancé H2Accelerate pour les camions – il inclut Daimler, Volvo, Iveco, OMV, Shell, et d’autres, qui se concentrent sur ce qu’il faut pour mettre des dizaines de milliers de camions à hydrogène sur les routes cette décennie. Ils se coordonnent sur des aspects comme s’assurer que les spécifications des stations répondent aux besoins des camions (comme des distributeurs à haut débit) et la synchronisation de l’ouverture des stations avec la livraison des camions aux clients.
Initiatives de l’industrie de l’énergie et de la chimie : Les grandes entreprises énergétiques investissent en aval : Shell ne construit pas seulement des stations H₂ mais s’associe aussi pour déployer des camions (elle a une initiative avec Daimler pour tester des corridors de transport routier à hydrogène en Europe). TotalEnergies équipe de la même façon certains sites en hydrogène et s’associe à des projets de bus en France. Les compagnies pétrolières voient un potentiel à réutiliser leurs actifs (les raffineries peuvent produire de l’hydrogène, les stations-service deviennent des hubs énergétiques avec H₂, etc.). Les entreprises de gaz industriel (Air Liquide, Linde) sont des acteurs clés – elles investissent dans la production et la distribution d’hydrogène (liquéfacteurs, camions-citernes, pipelines) et même directement dans l’utilisation finale (Air Liquide a une filiale qui exploite des stations publiques H₂ dans certains pays). Au Japon, des entreprises comme JXTG (Eneos) construisent des chaînes d’approvisionnement H₂ et travaillent à l’importation de carburant (comme le projet SPERA LOHC de Brunei). Chemours (fabricant de membranes Nafion) et d’autres entreprises chimiques augmentent la production de matériaux pour piles à combustible en raison de la demande croissante, parfois avec l’aide de l’État (le plan français incluait un soutien aux usines d’électrolyseurs et de piles à combustible, par exemple la gigafactory d’AFCP pour les systèmes de piles à combustible).
Tendances en matière d’investissements et de financement : Nous avons évoqué le capital-risque d’entreprise. Notamment, le capital-risque et le capital-investissement ont investi massivement dans les startups de l’hydrogène – fabricants d’électrolyseurs (ITM Power, Sunfire, etc.), fabricants de piles à combustible (Plug Power a acquis de plus petites entreprises pour intégrer leur technologie, etc.), et entreprises de la chaîne d’approvisionnement de l’hydrogène. Le premier semestre 2025, malgré un certain ralentissement général du capital-risque dans les cleantech, a vu un intérêt soutenu pour l’hydrogène – le capital-risque d’entreprise pétrolière et gazière a même triplé ses mises globalventuring.com. De plus, des fonds nationaux verts soutiennent l’H₂ : par exemple, le programme H₂Global de l’Allemagne utilise un mécanisme d’enchères soutenu par l’État pour subventionner l’importation d’hydrogène/ammoniac vert, ce qui garantit indirectement l’approvisionnement aux utilisateurs. NEDO au Japon finance de nombreux projets de R&D et de démonstration en phase précoce (comme un navire à pile à combustible et un projet d’engins de chantier à pile à combustible).
Normes et certifications : Des efforts internationaux sont en cours pour standardiser ce qui est considéré comme de l’hydrogène « vert » ou « bas carbone » (important pour le commerce transfrontalier et pour garantir la véracité des allégations environnementales). L’UE a publié en 2023 des actes délégués définissant les critères de « carburant renouvelable d’origine non biologique » (RFNBO) pour l’hydrogène iea.org. Il y a également des travaux sur les systèmes de garantie d’origine. Sur le plan technique, l’ISO et la SAE mettent à jour les normes de qualité du carburant, les normes des réservoirs sous pression (pour les réservoirs de 700 bars), etc., facilitant ainsi la certification des produits sur plusieurs marchés. Ce travail souvent méconnu est crucial – par exemple, s’accorder sur un protocole de ravitaillement permet à des véhicules de différentes marques de se ravitailler partout. Le Global Hydrogen Safety Code Council coordonne les meilleures pratiques afin que les pays puissent adopter des réglementations de sécurité harmonisées (ainsi, la conception d’une station dans un pays respectera le code d’un autre pays avec un minimum de modifications).

On peut mesurer à quel point la coordination et les investissements sont massifs pour rendre l’écosystème hydrogène/pile à combustible robuste. Ainsi, ce que l’on constate d’ici 2025, c’est que les piles à combustible ne sont plus une technologie marginale portée par quelques passionnés ; elles bénéficient désormais du soutien de grandes industries et de gouvernements. Cela devrait permettre de surmonter progressivement les obstacles initiaux (comme l’infrastructure et le coût).

Pour illustrer une vision cohérente : la politique, l’investissement et la collaboration se sont conjugués de façon marquante lors du sommet climatique COP28 (décembre 2023) où l’hydrogène était un sujet central. Plusieurs pays ont annoncé un agenda « Hydrogen Breakthrough » visant 50 mMt d’H₂ propre d’ici 2030 à l’échelle mondiale (ce qui s’aligne avec les calendriers du Hydrogen Council et de l’AIE). Des initiatives comme la Mission Innovation Hydrogen Valley Platform relient des projets de pôles hydrogène dans le monde entier pour échanger des connaissances. Et des forums comme le Clean Energy Ministerial ont une section Hydrogen Initiative qui suit les progrès.

On observe aussi de nouveaux accords bilatéraux : par exemple, l’Allemagne a signé des partenariats avec la Namibie et l’Afrique du Sud pour développer l’hydrogène vert (avec à terme une perspective d’importation), et le Japon avec les Émirats arabes unis et l’Australie. Ces accords incluent souvent des projets pilotes de piles à combustible dans ces pays partenaires (la Namibie envisage par exemple l’hydrogène pour le rail et l’électricité, avec le soutien allemand). L’Europe cherche aussi à importer des carburants dérivés de l’hydrogène pour l’aviation et le transport maritime dans le cadre de ses réglementations ReFuelEU – ce qui pourrait indirectement créer des marchés pour les piles à combustible stationnaires (par exemple, utiliser de l’ammoniac dans des piles à combustible dans les ports).

En conclusion, la synergie des initiatives politiques mondiales et des développements industriels crée un cercle vertueux : les politiques réduisent les risques et stimulent l’investissement privé, les succès de l’industrie renforcent la confiance des décideurs à fixer des objectifs ambitieux. Bien que des défis subsistent (augmentation de la production, garantie d’un approvisionnement en carburant abordable, maintien de la confiance des investisseurs pendant la phase initiale non rentable), le niveau d’engagement international est sans précédent. Les piles à combustible et l’hydrogène sont passés d’une solution « un jour, peut-être » à une solution « ici et maintenant » que les pays poursuivent de manière concurrentielle. Comme l’a dit le PDG d’EKPO (une coentreprise européenne), il s’agit « d’agir maintenant sur l’ensemble de la chaîne de valeur » hydrogen-central.com pour garder une longueur d’avance. Avec cela à l’esprit, nous abordons les défis qui nécessitent encore une attention, puis ce que l’avenir pourrait réserver au-delà de 2025.

Défis et obstacles à l’adoption des piles à combustible

Malgré l’élan et l’optimisme, l’industrie des piles à combustible fait face à plusieurs défis importants qui doivent être relevés pour parvenir à une adoption généralisée. Beaucoup de ces défis sont bien connus et font l’objet à la fois d’innovations technologiques et de politiques de soutien, comme évoqué précédemment. Nous résumons ici les principaux obstacles : déploiement des infrastructures, coût et économie, durabilité et fiabilité, production de carburant, et autres défis pratiques, ainsi que les stratégies pour les surmonter.

Infrastructure hydrogène et disponibilité du carburant : Peut-être le principal obstacle immédiat est le manque d’une infrastructure de ravitaillement en hydrogène complète. Les consommateurs hésitent à acheter des FCEV s’ils ne peuvent pas facilement faire le plein. En 2025, les stations à hydrogène sont concentrées dans quelques régions (Californie, Japon, Allemagne, Corée du Sud, certaines parties de la Chine) et même là, leur nombre est limité. Construire des stations est capitalistique (1 à 2 millions de dollars chacune pour une capacité de 400 kg/jour) et, aux premiers stades, elles sont sous-utilisées. Ce problème du « poulet et de l’œuf » est abordé par des subventions gouvernementales (par exemple, cofinancement de nouvelles stations par l’UE et la Californie) et par le regroupement des premiers déploiements. Cependant, le rythme doit s’accélérer. Comme l’a noté une analyse, « le nombre limité de stations de ravitaillement en hydrogène entraînant un faible achat de FCEV constitue un obstacle à la croissance du marché » globenewswire.com. De plus, transporter l’hydrogène jusqu’aux stations (camions ou pipelines) et le stocker (cuves haute pression ou cryogéniques) ajoute de la complexité et des coûts. Solutions potentielles : utiliser de plus grandes stations « hub » qui desservent des flottes (par exemple, dépôts dédiés aux camions/autobus) pour augmenter rapidement l’utilisation, déployer des ravitailleurs mobiles pour une couverture provisoire, et exploiter l’infrastructure existante (comme convertir certains pipelines de gaz naturel à l’hydrogène là où c’est possible). Un autre aspect est la standardisation : s’assurer que les protocoles de ravitaillement et les normes de pistolets sont uniformes afin que tout véhicule puisse utiliser n’importe quelle station. Ce défi a été en grande partie résolu techniquement (avec SAE J2601, etc.), mais la fiabilité opérationnelle doit être élevée – les premiers utilisateurs ont parfois rencontré des pannes de station ou des temps d’attente, ce qui peut nuire à la perception. La lettre des PDG en Europe a spécifiquement appelé à « un soutien politique ciblé pour débloquer l’investissement et accélérer le déploiement des véhicules et infrastructures hydrogène », c’est-à-dire qu’ils souhaitent que les gouvernements contribuent à réduire les risques liés à la construction de stations avant que la demande ne soit pleine hydrogeneurope.eu. Garantir la disponibilité d’hydrogène « vert » est un autre aspect ; les stations actuelles distribuent souvent de l’hydrogène reformé à partir de gaz naturel. Pour maintenir les bénéfices environnementaux et, à terme, respecter les réglementations climatiques (comme l’exigence californienne d’augmentation de la part d’hydrogène renouvelable dans les stations), il faut injecter davantage d’hydrogène renouvelable dans le réseau – cela implique de construire des électrolyseurs et de s’approvisionner en biogaz, ce qui doit se faire en parallèle. Des initiatives comme les hubs H₂ américains et la Banque européenne de l’hydrogène visent cet objectif.
Coûts élevés – Coût des véhicules et des systèmes : Bien que les coûts diminuent, les systèmes à pile à combustible et les réservoirs d’hydrogène restent onéreux, maintenant les prix des véhicules à un niveau élevé. Pour les véhicules lourds, le coût total de possession reste en faveur du diesel en l’absence d’incitations. « Coûts initiaux élevés » de la fabrication des piles à combustible est cité comme un obstacle majeur par les rapports de l’industrie globenewswire.com. Les bus, camions et trains à pile à combustible présentent aujourd’hui des surcoûts de plusieurs centaines de milliers de dollars. Surmonter cela implique de poursuivre la montée en échelle de la fabrication et d’atteindre une production en volume (ce qui nécessite en soi la confiance qu’il y aura des acheteurs – d’où l’importance des mandats/incitations). L’industrie s’attaque au coût de plusieurs façons : conception de systèmes plus simples avec moins de pièces (par exemple, modules de pile intégrés qui réduisent les tuyaux et connexions), utilisation de matériaux moins chers (nouveaux matériaux de membrane et de plaques bipolaires), et passage à des méthodes de production de masse (automatisation, grandes usines). Nous avons vu des lignes de production de piles à combustible automobile (usine dédiée de piles à combustible de Toyota au Japon, usines prévues de H2 Mobility en Chine) et celles-ci devraient permettre des économies d’échelle d’ici la fin des années 2020. Les entreprises de piles à combustible ont également réduit les gammes de produits moins prometteuses pour concentrer les ressources ; par exemple, Ballard en 2023 a lancé un « réalignement stratégique » pour prioriser les produits ayant le plus de succès (piles à combustible pour bus/camions) et réduire les coûts dans d’autres domaines ballard.com. Pour les systèmes stationnaires, le coût par kW reste élevé (par exemple, un système CHP domestique de 5 kW peut coûter plus de 15 000 $, une centrale de 1 MW >3 M$). La production en volume et les conceptions modulaires (empilement de plusieurs unités identiques) sont la voie vers la réduction des coûts dans ce domaine, et en effet, les piles à combustible stationnaires ont vu leur coût par kW chuter d’environ 60 % au cours de la dernière décennie, mais une nouvelle baisse similaire est nécessaire pour être compétitif à grande échelle. La poursuite de la R&D est également cruciale pour atteindre les prochaines avancées (comme les catalyseurs sans platine, qui pourraient réduire drastiquement le coût des piles si la durabilité est atteinte).
Coût du carburant hydrogène et chaîne d’approvisionnement : Le prix de l’hydrogène à la pompe ou à la sortie d’usine peut déterminer la viabilité économique. Actuellement, l’hydrogène est souvent plus cher que les carburants traditionnels à quantité d’énergie équivalente, en particulier l’hydrogène vert. Dr Sunita Satyapal a souligné que « le coût reste l’un des plus grands défis » et l’effort des États-Unis pour atteindre un hydrogène à 1 $/kg innovationnewsnetwork.com. L’objectif est ambitieux, mais même atteindre 2-3 $/kg nécessitera de développer les électrolyseurs, d’étendre la production d’énergie renouvelable, et possiblement de recourir à la capture du carbone pour l’hydrogène bleu. Les défis ici incluent : l’approvisionnement en matières premières pour les électrolyseurs (comme l’iridium pour les électrolyseurs PEM, bien que des alternatives soient en développement), la construction d’assez d’énergie renouvelable dédiée à la production d’H₂, et la mise en place de stockage/transport (par exemple, des cavernes salines pour le stockage massif d’H₂ afin d’amortir la production saisonnière). Les infrastructures pour le transport routier ou par pipeline de l’hydrogène en sont à leurs débuts. Il existe aussi des défis réglementaires : dans certains endroits, il n’est pas clair comment les pipelines d’hydrogène seront réglementés ou comment autoriser rapidement de grandes nouvelles installations de production d’H₂. En Europe, des retards dans la clarification des définitions de l’hydrogène renouvelable ont ralenti certains projets iea.org. L’industrie souhaite vivement « de la clarté sur la certification et la réglementation », comme l’a noté l’AIE, car l’incertitude peut empêcher les décisions d’investissement iea.org. Pour atténuer les problèmes de coût du carburant en attendant, certains projets de démonstration s’appuient sur de l’hydrogène coproduit industriellement ou du gaz reformé, qui peuvent être moins chers mais ne sont pas bas carbone. La transition vers le vert sera un défi si l’H₂ vert reste cher – d’où les importantes incitations gouvernementales actuelles axées sur des crédits à la production pour combler artificiellement l’écart jusqu’à ce que l’augmentation d’échelle fasse naturellement baisser les coûts. De plus, établir un commerce mondial de l’hydrogène (comme l’expédition d’ammoniac ou d’hydrogène liquide) sera important pour les régions qui ne peuvent pas en produire suffisamment localement ; cela pose des défis pour la construction de terminaux d’import/export et de navires. Mais plusieurs projets (Australie<->Japon, Moyen-Orient<->Europe) sont en cours pour tester ces routes.
Durabilité et fiabilité : Les piles à combustible doivent égaler ou dépasser la durabilité des technologies existantes pour vraiment convaincre les clients. Cela signifie que les piles à combustible pour voitures devraient idéalement durer plus de 240 000 km avec une dégradation minimale, celles pour camions peut-être plus de 30 000 heures, et les piles stationnaires plus de 80 000 heures (près de 10 ans) de fonctionnement continu. Nous n’y sommes pas encore tout à fait dans tous les domaines. Les chiffres actuels typiques : les piles PEM pour véhicules légers ont démontré environ 5 000 à 8 000 heures avec moins de 10 % de dégradation, soit environ 240 000 à 380 000 km dans une voiture – atteignant en fait l’objectif pour de nombreux constructeurs, bien que dans des climats très chauds ou froids, la durée de vie puisse être réduite. Le secteur poids lourd s’améliore encore ; certaines piles à combustible de bus de transport en commun ont duré plus de 25 000 heures lors d’essais, mais atteindre 35 000 heures de façon constante est la prochaine étape sustainable-bus.com. Pour le stationnaire, les PAFC et MCFC nécessitent souvent des révisions au bout de 5 ans en raison de problèmes de catalyseur et d’électrolyte ; les SOFC peuvent se dégrader à cause des cycles thermiques ou des contaminants. Améliorer la longévité est essentiel pour réduire le coût du cycle de vie (si une pile à combustible doit être remplacée trop souvent, cela tue la rentabilité économique ou rend la maintenance pénible). Comme mentionné, des entreprises et des consortiums du DOE ont fait des progrès sur les catalyseurs et les matériaux pour prolonger la durée de vie (comme des catalyseurs plus robustes capables de supporter les arrêts et redémarrages sans frittage, des revêtements pour éviter la corrosion, etc.). Mais cela reste un défi, surtout lorsqu’on pousse les limites de performance (il y a souvent un compromis entre la densité de puissance et la longévité en raison de conditions plus stressantes sur les matériaux). La qualité du carburant (s’assurer qu’il n’y a pas de soufre, de CO au-delà de la tolérance) est également cruciale pour la durabilité ; ainsi, construire un approvisionnement fiable en hydrogène avec une pureté constante (norme ISO 14687) est nécessaire – une contamination à une station qui empoisonne les piles à combustible pourrait provoquer de multiples pannes de véhicules, un scénario cauchemardesque à éviter absolument. Un contrôle qualité strict et des capteurs sont donc nécessaires tout au long de la chaîne d’approvisionnement.
Perception publique et sécurité : L’hydrogène doit surmonter les préoccupations du public concernant la sécurité (« syndrome Hindenburg ») et l’inconnu. Bien que des études montrent que des systèmes H₂ bien conçus peuvent être aussi sûrs, voire plus sûrs que l’essence (l’hydrogène se disperse rapidement et les nouveaux réservoirs sont incroyablement solides), tout accident très médiatisé pourrait faire reculer l’industrie. Ainsi, la sécurité est un défi en pratique : des normes rigoureuses, la formation des premiers intervenants et une communication transparente sont nécessaires. En 2019, une explosion dans une station hydrogène en Norvège (due à une fuite et une défaillance d’équipement) a entraîné une pause temporaire des ventes de voitures à pile à combustible et un certain scepticisme du public. L’industrie a réagi en améliorant la conception des stations et les protocoles de sécurité. Il est crucial de maintenir un excellent bilan de sécurité pour ne pas perdre le soutien public et politique. L’éducation du public est également nécessaire : de nombreux consommateurs ne savent toujours pas ce qu’est une voiture à pile à combustible ou la confondent avec la « combustion d’hydrogène ». La sensibilisation menée par des groupes comme la Fuel Cell & Hydrogen Energy Association (FCHEA) aux États-Unis ou Hydrogen Europe dans l’UE vise à accroître la notoriété. De plus, s’assurer que les premiers utilisateurs ont une expérience positive (pas de pénurie de carburant, maintenance facile, etc.) aidera le bouche-à-oreille.
Concurrence et signaux de marché incertains : Les piles à combustible n’évoluent pas dans le vide – elles font face à la concurrence de l’électrification par batteries et d’autres technologies. Certains experts soutiennent que les batteries s’amélioreront suffisamment pour couvrir même les poids lourds, ou que les e-carburants synthétiques pourraient alimenter l’aviation et le transport maritime, laissant un rôle plus restreint aux piles à combustible. Par exemple, une étude de 2023 menée par certains groupes environnementaux a avancé que l’hydrogène dans les voitures particulières est inefficace comparé à l’électrification directe, et certaines villes comme Zurich ont décidé de se concentrer uniquement sur les bus à batteries, et non à hydrogène, invoquant le coût et l’efficacité. CleanTechnica publie souvent des critiques telles que « Les bus à hydrogène nuisent aux personnes qu’ils sont censés aider », arguant que les coûts élevés pourraient réduire le service de transport orrick.com. De tels récits peuvent influencer la politique – par exemple, si un gouvernement estime que les batteries suffiront, il pourrait réduire les financements pour l’hydrogène (certains citant le fait que le document climatique 2040 de l’UE a omis l’hydrogène comme un signe de changement de priorité, ce qui a alarmé l’industrie fuelcellsworks.com). Ainsi, un défi consiste à démontrer (par des données et des résultats pilotes) dans quels cas les piles à combustible sont la meilleure option. L’industrie se concentre sur les applications lourdes et longue distance pour se différencier clairement des véhicules électriques à batteries, et en effet, de nombreux décideurs politiques et même des ONG traditionnellement sceptiques reconnaissent désormais la nécessité de l’hydrogène dans ces niches. Cependant, si la technologie des batteries progressait de façon inattendue (par exemple, une densité énergétique bien plus élevée ou une recharge ultra-rapide qui résout les problèmes du transport longue distance), le potentiel de marché des piles à combustible pourrait diminuer. Pour atténuer cette incertitude du marché, des entreprises comme Ballard se sont diversifiées dans plusieurs applications (bus, rail, maritime) afin de s’assurer que si l’un des segments ralentit, un autre puisse prendre le relais. Une autre incertitude concerne les prix de l’énergie : si l’électricité renouvelable devient extrêmement bon marché et abondante, cela favorise l’hydrogène (matière première peu coûteuse pour l’électrolyse) ; si au contraire les combustibles fossiles restent bon marché et que les prix du carbone restent bas, l’incitation à l’hydrogène est moindre. C’est pourquoi une politique climatique de long terme (comme la tarification du carbone ou des obligations) est cruciale pour maintenir la viabilité économique des piles à combustible comme outil de décarbonation.
Mise à l’échelle de la fabrication et de la chaîne d’approvisionnement : Atteindre les objectifs ambitieux de déploiement nécessitera d’augmenter la production de piles à combustible, de réservoirs d’hydrogène, d’électrolyseurs, etc., à un rythme potentiellement limité par les chaînes d’approvisionnement. Par exemple, la production mondiale actuelle de fibre de carbone pourrait constituer un goulot d’étranglement si des millions de réservoirs d’hydrogène sont nécessaires. L’industrie des piles à combustible sera en concurrence avec d’autres secteurs (éolien, solaire, batteries) pour certaines matières premières et capacités de fabrication. La formation de la main-d’œuvre n’est pas non plus triviale – des techniciens qualifiés sont nécessaires pour l’assemblage des piles, la maintenance des stations, etc. Les gouvernements commencent à investir dans des programmes de formation (le DOE mentionne le développement de la main-d’œuvre dans le cadre de son agenda innovationnewsnetwork.com). La localisation des chaînes d’approvisionnement est une tendance (l’UE et les États-Unis souhaitent une production nationale pour créer des emplois et sécuriser l’approvisionnement). C’est à la fois un défi et une opportunité : de nouvelles usines coûtent de l’argent et du temps à construire, mais une fois en place, elles réduiront les coûts et la dépendance aux importations.
Continuité et soutien des politiques : Bien que les politiques soient largement favorables actuellement, il existe toujours un risque de changement politique. Les subventions pourraient prendre fin trop tôt ou la réglementation pourrait évoluer si, par exemple, une autre administration dépriorisait l’hydrogène. L’industrie dépend en partie d’un soutien continu cette décennie pour atteindre l’autosuffisance. Assurer un soutien bipartisan ou large en mettant en avant les emplois et les bénéfices économiques peut aider (d’où l’accent mis sur la création de 500 000 emplois par l’hydrogène dans l’UE d’ici 2030 hydrogen-central.com et la revitalisation des industries). Un autre aspect est la simplification des procédures d’autorisation – les grands projets d’infrastructure peuvent être ralentis par la bureaucratie, donc certains gouvernements (comme l’Allemagne) travaillent à des processus d’approbation plus rapides pour les projets hydrogène, ce qui, si ce n’est pas réalisé, pourrait constituer un obstacle.

Malgré ces défis, aucun ne semble insurmontable compte tenu des efforts concertés en cours. Comme l’a noté Dr. Sunita Satyapal, au-delà du coût, « un défi clé réside dans la sécurisation de la demande pour l’hydrogène. Il est essentiel non seulement d’augmenter la production mais aussi de stimuler la demande du marché dans tous les secteurs… nous devons passer à l’échelle supérieure pour atteindre la viabilité commerciale. » innovationnewsnetwork.com Ce problème de poule et d’œuf entre l’offre et la demande est en effet au cœur de nombreux défis. L’approche adoptée (hubs, flottes, montée en puissance coordonnée des véhicules et des stations) vise à briser cette impasse.

Il est instructif de constater que des défis similaires existaient pour les véhicules électriques à batterie il y a une décennie – coût élevé, peu de bornes de recharge, anxiété liée à l’autonomie – et qu’à force d’efforts soutenus, ceux-ci sont progressivement en train d’être résolus. Les piles à combustible ont peut-être 5 à 10 ans de retard sur les batteries en termes de maturité, mais avec une urgence climatique encore plus grande aujourd’hui et en tirant les leçons du déploiement des VE, l’espoir est que ces obstacles puissent être surmontés plus rapidement.

En résumé, les principaux défis pour les piles à combustible sont l’infrastructure, le coût, la durabilité, la production de carburant et la perception/la concurrence. Chacun est abordé par une combinaison de R&D technologique, d’incitations politiques et de stratégies industrielles. La section suivante examinera comment ces efforts pourraient évoluer à l’avenir et quelles sont les perspectives pour les piles à combustible.

Perspectives d’avenir

L’avenir des piles à combustible s’annonce de plus en plus prometteur à l’horizon 2030 et au-delà, même si leur développement variera selon les secteurs. En supposant que les tendances actuelles en matière d’amélioration technologique, de soutien politique et d’adoption par le marché se poursuivent, on peut s’attendre à ce que les piles à combustible passent de la phase d’adoption précoce actuelle à une phase de marché de masse dans la prochaine décennie. Voici un aperçu de ce à quoi s’attendre :

Montée en puissance et adoption généralisée d’ici 2030 : D’ici 2030, les piles à combustible pourraient devenir courantes dans certains segments. De nombreux experts considèrent le transport lourd comme le secteur d’émergence : des milliers de camions à pile à combustible à hydrogène sur les autoroutes d’Europe, d’Amérique du Nord et de Chine, soutenus par des corridors dédiés à l’hydrogène. Les grandes entreprises de logistique et les exploitants de flottes testent déjà et élargiront probablement l’utilisation des camions à hydrogène à mesure que les véhicules seront disponibles. Par exemple, le consortium H2Accelerate envisage que les FCEV lourds atteignent la parité de coût avec le diesel dans les années 2030 avec des volumes suffisants hydrogen-central.com. On pourrait voir les camions à pile à combustible dominer les nouvelles ventes pour le transport longue distance à la fin des années 2030 si la technologie tient ses promesses – en complément des camions à batteries qui occuperont les trajets courts et régionaux. Les bus à pile à combustible pourraient également devenir un élément de base des flottes urbaines, notamment pour les longues distances et dans les climats froids où les batteries perdent de l’autonomie. L’objectif européen de 1 200 bus d’ici 2025 n’est qu’un début ; avec des financements et la baisse des coûts, ce chiffre pourrait facilement dépasser 5 000 d’ici 2030 en Europe, et autant en Asie (la Chine et la Corée visant chacune des milliers d’unités). Les trains à pile à combustible devraient également se multiplier sur les lignes non électrifiées en Europe (l’Allemagne, la France et l’Italie ont toutes annoncé des extensions) et potentiellement en Amérique du Nord (pour les trains de banlieue ou les lignes industrielles) compte tenu des succès européens. Alstom et d’autres ont reçu davantage de commandes, et d’ici 2030, les trains à hydrogène pourraient constituer une gamme de produits mature, dépassant le stade de la nouveauté.
Expansion des piles à combustible stationnaires : Dans la production d’électricité, les piles à combustible sont sur le point de se tailler une place significative. Attendez-vous à ce que davantage de centres de données adoptent les piles à combustible comme alimentation de secours, voire principale, alors que des entreprises comme Microsoft et Google poursuivent des objectifs d’énergie propre 24h/24 et 7j/7. Le succès de Microsoft avec des piles à combustible de 3 MW carboncredits.com suggère que d’ici 2030, les groupes électrogènes diesel dans les centres de données pourraient commencer à être remplacés en masse par des systèmes à piles à combustible, surtout si les coûts du carbone ou les préoccupations de fiabilité (dus aux conditions météorologiques extrêmes, etc.) rendent le diesel moins attractif. Les services publics pourraient installer de grands parcs de piles à combustible pour la production décentralisée – la Corée du Sud possède déjà des centrales de 20 à 80 MW et en prévoit d’autres. D’autres pays avec des réseaux contraints (par exemple, le Japon, certaines parties de l’Europe) pourraient utiliser des piles à combustible pour fournir une production locale et améliorer la résilience. Les piles à combustible micro-CHP dans les foyers pourraient rester principalement un phénomène japonais/coréen, à moins que les coûts ne baissent drastiquement ou que les fournisseurs de gaz naturel en Europe ne se reconvertissent à l’hydrogène et ne promeuvent les chaudières à piles à combustible. Cependant, le concept de piles à combustible réversibles (électricité <-> stockage d’hydrogène) pourrait devenir un atout important pour les réseaux à très forte pénétration des renouvelables, agissant essentiellement comme un stockage d’énergie à long terme. D’ici 2035, certains analystes envisagent des centaines de mégawatts de tels systèmes équilibrant la production saisonnière solaire/éolienne dans des endroits comme la Californie ou l’Allemagne.
Économie de l’hydrogène vert : Le succès des piles à combustible est lié à l’essor de l’hydrogène vert. Heureusement, tous les indicateurs pointent vers une montée en puissance massive de la production d’hydrogène vert. L’AIE prévoit une multiplication par 5 d’ici 2030 de l’hydrogène bas carbone si les projets annoncés aboutissent iea.org. Avec l’IRA et des incitations similaires, nous pourrions voir l’hydrogène vert atteindre ce Saint Graal de 1 $/kg dès le début des années 2030 (dans les régions riches en énergies renouvelables), ou au moins 2 $/kg dans la plupart des endroits, ce qui rendrait l’exploitation des piles à combustible extrêmement compétitive en termes de coût du carburant. Cette abondance d’hydrogène vert bon marché ne servirait pas seulement à alimenter les véhicules et les centrales électriques, mais ouvrirait aussi de nouveaux marchés pour les piles à combustible – par exemple, des piles à combustible dans les cargos utilisant de l’ammoniac craqué à bord, ou l’alimentation électrique par pile à combustible pour des villages isolés actuellement alimentés au diesel (car l’H₂ vert pourrait être transporté ou produit localement avec du solaire). Si l’hydrogène devient une marchandise échangée comme le GNL, même les pays sans renouvelables pourraient l’importer et utiliser des piles à combustible pour produire de l’électricité propre.
Percées techniques : La R&D en cours pourrait apporter des innovations majeures. Par exemple, si les catalyseurs sans métaux précieux atteignent des performances équivalentes, les contraintes d’approvisionnement en platine et les coûts deviennent sans objet – le coût des piles à combustible pourrait chuter, et aucun pays ne contrôlerait les ressources (le platine est fortement concentré en Afrique du Sud et en Russie, donc réduire ce besoin a aussi un avantage géopolitique). L’efficacité des piles à combustible à oxyde solide pourrait encore s’améliorer et les SOFC basse température pourraient devenir viables, comblant l’écart entre PEM et SOFC pour certains usages. Sur le front du stockage de l’hydrogène, des avancées (peut-être dans le stockage à l’état solide ou la fibre de carbone moins chère) pourraient faciliter et densifier le stockage de H₂, allongeant l’autonomie des FCEV ou permettant des applications de plus petite taille. Il y a aussi le potentiel de nouveaux types de piles à combustible – par exemple, des piles à combustible céramiques protoniques fonctionnant à température moyenne qui combinent certains avantages des PEM et SOFC – ce qui pourrait élargir les cas d’utilisation.
Convergence avec les renouvelables et les batteries : Plutôt que de se concurrencer, piles à combustible, batteries et énergies renouvelables fonctionneront probablement ensemble dans de nombreux systèmes. Par exemple, un futur réseau zéro émission pourrait utiliser le solaire/éolien (intermittent), le stockage par batterie (court terme) et des générateurs à pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène ou à l’ammoniac stocké (long terme, soutien aux pics). Dans les véhicules, chaque véhicule à pile à combustible aura toujours une batterie (hybride) pour récupérer l’énergie de freinage et augmenter la puissance. On pourrait aussi voir des FCEV rechargeables : des véhicules qui fonctionnent principalement à l’hydrogène mais peuvent aussi se recharger sur le réseau comme un hybride rechargeable. Cela pourrait offrir une flexibilité opérationnelle et potentiellement réduire les besoins en carburant – certains concept-cars ont déjà montré cette capacité.
Perspectives de marché et volume : D’ici le milieu des années 2030, le monde pourrait compter des millions de véhicules à pile à combustible sur les routes si les conditions favorables persistent. Pour donner une idée, les prévisions varient : les plus optimistes parlent de 10 millions de FCEV d’ici 2030 dans le monde (principalement en Chine, au Japon, en Corée), les plus prudentes évoquent 1 à 2 millions. Les véhicules lourds représenteront une part importante – des dizaines de milliers de camions et bus vendus chaque année d’ici la fin des années 2020. Le chiffre d’affaires de l’industrie des piles à combustible pourrait atteindre plusieurs dizaines de milliards par an, avec de nombreuses entreprises rentables d’ici là. Des régions comme l’Europe visent à créer des champions nationaux pour rivaliser avec Ballard ou Plug, ce qui pourrait arriver (Bosch pourrait devenir un acteur majeur avec sa propre production de piles à combustible, par exemple). De nouveaux acteurs pourraient aussi émerger – par exemple, en Chine, REFIRE et Weichai sont devenus en quelques années des producteurs majeurs de systèmes à pile à combustible grâce à l’appui du gouvernement, et pourraient bientôt être des concurrents mondiaux.
Politiques et objectifs climatiques : Les piles à combustible sont essentielles dans de nombreuses feuilles de route pour la neutralité carbone à l’horizon 2050. Si l’on se projette en 2050 : dans un scénario de neutralité carbone, l’hydrogène et les piles à combustible pourraient fournir 10 à 15 % de l’énergie finale mondiale commercial.allianz.com, alimentant une grande part du transport lourd, de la navigation maritime (éventuellement via des piles à combustible à ammoniac ou la combustion), de l’aviation (peut-être via la combustion d’hydrogène pour les gros avions, mais des piles à combustible pour les avions régionaux), et une partie de la production d’électricité. À ce moment-là, les piles à combustible pourraient être aussi omniprésentes que l’étaient autrefois les moteurs à combustion – présentes dans tout, des appareils ménagers (comme des générateurs à pile à combustible dans les sous-sols ou des groupes auxiliaires dans les maisons) aux centrales électriques de grande taille. Elles pourraient aussi devenir assez invisibles pour l’utilisateur – par exemple, un consommateur pourrait voyager dans un train ou un bus à hydrogène sans même se rendre compte qu’il s’agit d’une pile à combustible plutôt que d’un véhicule alimenté par le réseau électrique ou par batterie, car l’expérience (fluide, silencieuse) est similaire ou meilleure. Le récit pourrait évoluer : au lieu de “pile à combustible vs batterie”, il se pourrait simplement que les véhicules électriques existent en deux versions (batterie ou pile à combustible) selon les besoins d’autonomie, toutes deux sous la bannière de la propulsion électrique.
Perspectives d’experts : Les leaders du secteur restent optimistes mais réalistes. Par exemple, Tom Linebarger (président exécutif de Cummins) a déclaré en 2024 : « Nous pensons que les piles à combustible à hydrogène joueront un rôle crucial, en particulier dans les applications lourdes, mais leur succès dépendra de la réduction des coûts et du développement des infrastructures hydrogène – deux aspects qui progressent actuellement. » Beaucoup partagent ce point de vue : les piles à combustible ne remplaceront pas les batteries ou les moteurs thermiques partout, mais occuperont des segments clés et fonctionneront aux côtés d’autres solutions. Des scientifiques comme le Prof. Yoshino (inventeur de la batterie lithium) ont même affirmé que l’hydrogène et les batteries doivent coexister pour remplacer totalement le pétrole. Parallèlement, les voix prudentes comme celle de Elon Musk (qui a qualifié les piles à combustible de “fool cells”) sont de plus en plus isolées, même Tesla explorant l’utilisation de l’hydrogène pour la production d’acier dans ses usines.

On peut s’attendre à une certaine consolidation dans l’industrie à mesure qu’elle mûrit : toutes les startups actuelles de piles à combustible ne survivront pas – celles qui auront une véritable traction seront rachetées ou surpasseront les autres. Par exemple, en 2025, nous avons vu Honeywell racheter la division de JM ts2.tech – il est probable que d’autres opérations suivront, les grands groupes acquérant des compétences. Cela pourrait accélérer le développement en intégrant la technologie des piles à combustible sous l’égide de géants industriels disposant de ressources importantes.

Adoption par les consommateurs : Pour que les FCEV grand public réussissent vraiment, le ravitaillement en hydrogène doit être presque aussi pratique que l’essence. D’ici 2030, des régions comme la Californie, l’Allemagne ou le Japon pourraient s’en approcher – avec des centaines de stations pour que les conducteurs de FCEV n’aient plus à s’inquiéter de planifier leurs trajets. Si cela se produit, le bouche-à-oreille des propriétaires (qui apprécient les pleins rapides et la grande autonomie) peut en inciter d’autres, notamment ceux qui ne sont pas satisfaits de la vitesse de recharge ou de l’autonomie des VE actuels pour leur usage. De plus, l’arrivée de nouveaux modèles de véhicules aidera – pour l’instant, le choix est limité (seulement quelques modèles de voitures, même si d’autres arrivent comme la prochaine génération de Hyundai et peut-être des modèles chinois ou une Lexus à pile à combustible). Si, d’ici la fin des années 2020, des marques généralistes proposent un SUV ou un pick-up à pile à combustible dans leur gamme, cela change la donne. Il se murmure que Toyota pourrait équiper de piles à combustible de plus gros SUV et pick-up, ce qui pourrait populariser cette technologie auprès d’un public différent de celui, éco-conscient, des acheteurs de Mirai.
Équité mondiale : À mesure que la technologie des piles à combustible mûrit, elle peut être transférée et utilisée dans les pays en développement, pas seulement dans les pays riches. Notamment pour l’alimentation électrique des zones isolées ou les transports publics propres dans les villes polluées d’Inde, d’Afrique ou d’Amérique latine. Les coûts doivent d’abord baisser, mais d’ici 2035, on pourrait voir, par exemple, des bus à hydrogène dans des villes africaines fonctionnant à l’hydrogène vert produit localement grâce à l’abondance solaire. Si un financement international l’accompagne, les piles à combustible peuvent permettre à ces régions de sauter l’étape des anciennes technologies polluantes.

En conclusion, les perspectives pour les piles à combustible sont celles d’une intégration croissante dans le paysage des énergies propres. Un optimisme prudent, soutenu par des progrès concrets, laisse penser que les piles à combustible surmonteront les défis actuels et trouveront leur juste place. Comme l’a dit Oliver Zipse (BMW), l’hydrogène ne concerne pas seulement le climat, il s’agit aussi de « résilience et souveraineté industrielle » hydrogen-central.com – c’est-à-dire que les pays et les entreprises voient une valeur stratégique à adopter la technologie des piles à combustible et de l’hydrogène (réduction de la dépendance au pétrole, création d’industries). Ce moteur stratégique garantit un engagement à long terme.

Bien que personne ne puisse prédire l’avenir avec certitude, il est révélateur que pratiquement toutes les grandes économies et tous les constructeurs automobiles disposent désormais d’un plan hydrogène/pile à combustible – ce qui n’était pas le cas il y a dix ans. Les pièces du puzzle s’assemblent : la technologie progresse, les marchés se forment, les politiques s’alignent, les investissements affluent. Si les années 2010 ont été la décennie de la percée des batteries et de l’adoption précoce, la fin des années 2020 et les années 2030 pourraient bien être l’ère où l’hydrogène et les piles à combustible s’imposent et se généralisent. Le résultat pourrait être un monde en 2050 où les secteurs des transports et de l’énergie sont largement sans émissions, grâce en grande partie à la technologie des piles à combustible, omniprésente et discrète – dans les voitures, les camions, les maisons et les centrales électriques – réalisant ainsi la promesse vieille de plusieurs décennies d’une économie de l’hydrogène.

En guise de réflexion finale, il convient de rappeler les mots d’un cadre de Toyota, Thierry de Barros Conti, qui lors d’un séminaire en 2025 a appelé à la patience et à la persévérance : « Ce n’a pas été un chemin facile, mais c’est le bon chemin. » pressroom.toyota.com La route de la pile à combustible a connu des détours, mais avec des efforts continus, elle nous mène vers un avenir plus propre et plus durable, alimenté par l’hydrogène.

Sources

Fortin, P. (2025). Recherche SINTEF sur la réduction du platine dans les piles à combustible – Norwegian SciTech News norwegianscitechnews.com
Satyapal, S. (2025). Entretien sur les réalisations et défis du programme hydrogène américain – Innovation News Network innovationnewsnetwork.com
Globe Newswire. (2025). Tendances du marché des véhicules électriques à pile à combustible 2025 – Precedence Research globenewswire.com
Sustainable Bus. (2025). Déploiements et tendances des bus à pile à combustible en Europe sustainable-bus.com
Airbus Press Release. (2025). Partenariat Airbus et MTU sur l’aviation à pile à combustible, citations d’experts airbus.com
Hydrogen Central. (2025). Citations du PDG de la Global Hydrogen Mobility Alliance (Air Liquide, BMW, Daimler, etc.) hydrogen-central.com
NYSERDA Press Release. (2025). Financement par New York de projets de piles à combustible à hydrogène, citations officielles nyserda.ny.gov
IEA. (2024). Principales conclusions et points saillants des politiques du rapport mondial sur l’hydrogène iea.org
H2 View. (2025). Revue du marché de l’hydrogène à mi-2025 (réalisme des investisseurs, actualités Nikola) h2-view.com
Ballard Power. (2025). Annonces d’entreprise (commandes d’autobus, orientation stratégique) money.tmx.com, cantechletter.com