La vera rivoluzione degli autoveicoli sta avvenendo con l'introduzione delle celle a combustibile. Questa tecnologia non è nuova, ma non ci sono stati incentivi nel suo utilizzo fino ad ora. Attualmente non è ancora matura al 100%, a causa di problemi di natura tecnica ed economica, ma l'introduzione dei veicoli a fuel-cell segnerà una nuova era per il mercato automobilistico. Infatti questi sistemi presentano sostanziali differenze rispetto ai tradizionali motori. Le celle a combustibile, infatti, sono dispositivi elettrochimici che permettono di convertire l'energia chimica di un combustibile in energia elettrica senza l'intervento di un ciclo termodinamico. Questo permette innanzitutto di raggiungere elevati rendimenti, di utilizzare un'ampia gamma di combustibili e di avere un impatto ambientale nullo, o quantomeno ridotto rispetto a quello dei tradizionali motori. Questo convertitore di energia deve essere necessariamente accoppiato ad un motore elettrico, e si parlerà di sistema fuel-cells/motore elettrico nel2000 previsioni ottimistiche sostenevano che nel 2005 la produzione di massa di questi sistemi avrebbe preso piede, ed i primi veicoli in commercio sarebbero venduti al prezzo di 40.000dollari. Purtroppo però, a causa degli elevati costi degli stack delle fuel-cell (5.000dollari/kW), questa visione utopistica è sfumata. La configurazione base di una fuel-cell è ottenuta tramite tre strati: anodo, elettrolita e catodo. Per migliorare l'efficienza di conversione, gli elettrodi sono porosi e presentano superfici catalitiche. Nella scelta della tipologia di cella da impiegare per un utilizzo autoveicolare c'è da tenere in considerazione non soltanto il costo della membrana, ma anche la temperatura di utilizzo. La tipologia che calza al meglio per applicazioni automobilistiche è la PEM (Proton Exchange Membrane), con temperature di utilizzo al di sotto dei 100°C. Il principio di funzionamento, con riferimento alla Figura 10, è relativamente semplice: la cella è divisa in due parti, anodo e catodo; dalla parte anodo passa l'idrogeno molecolare, che attraverso un processo catalitico rilascia gli elettroni, che vengono racconti dalle piastre conduttrici; i singoli protoni, quindi, possono passare attraverso la membrana, e raggiungono l'anodo dove si ricombinano con l'ossigeno, generando acqua; l'ossigeno è presente in forma molecolare o in percentuale nell'aria. Tra l'anodo ed il catodo si genera quindi una differenza di potenziale, che per una singola cella a combustibile è tra 0,7 ed 1,0V. Diviene sostanziale per una cella a combustibile, quindi, la scelta della membrana. Poiché la tensione di una singola cella risulta essere bassa, un sistema di più celle in serie viene chiamato stack. Per collegare una cella e l'altra sono presenti i piatti bipolari, che fungono da struttura, da conduttore di corrente e da isolamento tra due differenti flussi anodici/catodici (il materiale usato comunemente è il grafite). Assicurare l'approvvigionamemto di energia pulita, sicura e affidabile, è necessario per garantire una qualità di vita elevata. Per garantire un ambiente economico competitivo, i sistemi energetici devono soddisfare le esigenze elencate qui di seguito:

• Attenuare gli effetti del cambiamento climatico
• Ridurre le sostanze inquinanti

Affrontare il problema dell'esaurimento delle riserve petrolifere. Il mancato conseguimento dei suddetti obiettivi comporterà un significativo impatto negativo su:

• L'economia
• L'ambiente e La sanità pubblica

Dovrebbero pertanto essere adottate misure volte a promuovere: Un'utilizzazione più efficiente dell'energia e lo sviluppo di fonti energetiche esenti da carbonio, gli effetti potenziali del cambiamento climatico sono molto seri e, soprattutto, irreversibili. L'Europa non può permettersi di rimandare l'adozione di misure di attenuazione e deve mirare ad un obiettivo ideale un futuro senza emissioni nocive basato sull'energia sostenibile. L'elettricità e l'idrogeno rappresentano insieme uno dei mezzi più promettenti per conseguire questo obiettivo, insieme alle celle a combustibile che consentono una conversione energetica ad alto rendimento. Contrariamente al carbone e al gas, l'idrogeno non è una fonte energetica primaria, bensì un vettore energetico. In una prima fase sarà prodotto utilizzando i sistemi energetici esistenti che usano vari vettori e fonti convenzionali di energia primaria. A più lungo termine le fonti di energia rinnovabili diventeranno la principale fonte per la produzione di idrogeno. L'idrogeno di tipo rigenerativo, l'idrogeno di origine nucleare, l'idrogeno risultante da sistemi di conversione basati sui combustibili fossili che effettuano la cattura e il stoccaggio sicuro delle emissione di CO2 sono modalità di produzione energetica quasi completamente esenti da carbonio.

La produzione di idrogeno nelle grandi quantità necessari per i mercati dei trasporti e dell'energia stazionaria potrebbe finire coll'ostacolare il progresso, al di là della fase iniziale di dimostrazione. Se i criteri fondamentali sono i costi e la sicurezza dell'approvvigionamento, allora la massificazione del carbone col sequestro della CO2 potrà interessare molti paesi europei. Se esiste la volontà politica di avviare la transizione verso le energie rinnovabili, allora si potrà ricorrere, in funzione delle condizioni geografiche o climatiche, alla biomassa, all'energia solare, all'energia eolica o all'energia oceanica. L'energia solare termica concentrata, ad esempio, potrebbe costruire un ‘opzione sicura ed economica per la produzione di idrogeno su vasta scala, soprattutto per l'Europa meridionale. L'ampia gamma di fonti, convertitori e applicazioni ripresa nelle figure 1 e 2, pur non essendo completa, illustra la flessibilità dei sistemi energetici basati sull'idrogeno e le celle a combustibile. Le celle a combustibile saranno utilizzate in un'ampia gamma di prodotti, dalle celle a combustibile miniaturizzate per i dispositivi portatili come i telefoni cellulari e i laptop, alle applicazioni mobili come le automobili, furgoni commerciali, gli autobus e le navi, ai generatori di calore e elettricità nelle applicazioni fisse destinate all'uso domestico e industriale. I futuri sistemi energetici comprendono anche convertitori energetici convenzionali perfezionati alimentati ad idrogeno(ad esempio motori a combustione interna, motori Stirling, turbine), nonché altri vettori energetici( energia termica ed elettrica direttamente da fonti energetiche rinnovabili e biocarburanti per i trasporti).