Namísto spalování paliva jako konvenční motory pracují vodíkové palivové články prostřednictvím elektrochemického procesu. Pro výrobu elektřiny jsou atomy vodíku ionizovány na jedné straně elektrolytové membrány. Zatímco protony proklouzávají, elektrony musí projít dlouhou cestu vnějším obvodem a při pohybu vytvářejí elektrický proud. Jakmile se elektrony dostanou na druhou stranu a spárují se s protony, vodík se spojí s kyslíkem ve vzduchu, což má za následek trochu tepla a vody jako vedlejší produkty.
Na základní úrovni je proces docela efektivní. V závislosti na typu vodíkového palivového článku má poměr účinnosti v průměru asi 60 procent z celkového množství energie uvolněné výše uvedeným procesem. Velké vodíkové palivové články s roztaveným uhličitanem nebo pevným oxidem pro svou elektrolytovou membránu však mohou využívat vyrobené teplo i elektřinu pro extra účinnost, dosahující až 85 procent. Mezitím přenosné palivové články, jako jsou membrány z polymerového elektrolytu (PEM) používané v automobilech s palivovými články, dosahují podle amerického ministerstva energetiky účinnosti od 50 do 60 %.
Dobře, ale jak se to srovnává s běžným autem? Neuvěřitelně dobře. Jakkoli je skvělé provozovat naše auta na něčem, co se v podstatě rovná řízeným explozím a kapalným dinosaurům, spalovací motory jsou všechno, jen ne účinné. Nepočítáme-li čas strávený naprázdno, ztráty energie podél hnacího ústrojí, odpor vzduchu a tření, většina benzínových motorů ztrácí přibližně 62 procent své energie paliva pouze na plýtvání teplem.
Ale vždycky to má nějaký háček, když si pohráváte s termodynamikou a energetickou účinností. V případě vodíku je to problém výroby. Vodík je možná nejhojnějším prvkem ve vesmíru, ale pokud nemáte chuť se vrhnout na povrch slunce (vezměte si studený nápoj a boty s tlustou podrážkou!), nenajdete prvek nikde zadarmo. Vodík je zde na Zemi vždy s něčím vázán, což znamená, že je třeba jej extrahovat, což je proces, který je drahý, časově náročný a vyžaduje obrovské množství energie.
V současné době se většina našeho vodíku vyrábí elektrolýzou nebo stripováním ze zemního plynu v procesu zvaném parní reformování . (Zemní plyn je také fosilní palivo.) Zatímco parní reformování je nejběžnější metodou průmyslové výroby vodíku, vyžaduje hodně tepla a je extrémně neefektivní. Vodík vyrobený parním reformováním má ve skutečnosti méně energie než zemní plyn, se kterým parní reformování začíná. Navíc, na rozdíl od vodíkových palivových článků, tento proces produkuje znečištění – takže je ve skutečnosti energeticky účinnější, když se jako palivo používají samotné uhlovodíky.
Nicméně je tu naděje. I když jsme stále nenašli životaschopný způsob, jak získat vodík levně, věci se zlepšují. Náklady na materiály klesají a existuje několik potenciálně jednodušších způsobů, jak je sbírat, jako je využití řas produkujících vodík a využití metanu ze skládek. Budoucnost na vodíkový pohon je možná v nedohlednu, nebo je to alespoň smítko na obzoru.
