Mais uma forma de energia alternativa tem despontado: a célula que usa o hidrogênio como combustível. O nome células pode confundir: parece que o combustível é aplicado em algum tipo de tecido vivo. Na verdade, o termo indica que a produção de energia é feita em compartimentos. Estas células utilizam o hidrogênio como combustível e o oxigênio do ar como oxidante. Elas são capazes de aproveitar de forma mais eficiente a energia química contida no combustível, o que diminui a emissão de poluentes. Ainda não há previsão para que as células a combustível se tornem uma opção comercial viável, mas pesquisas estão sendo realizadas com a finalidade de encontrar materiais mais eficientes e baratos para sua confecção.

O Centro de Células a Combustíveis e Hidrogênio do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen-CNEN) desenvolve no Brasil pesquisas nesta área há mais de 10 anos. Em 2006 o otimismo dos EUA levou o presidente George Bush a declarar que o hidrogênio era o combustível do futuro e que em 2010 a tecnologia das células a combustíveis já estaria presente no mercado automobilístico em uma proporção considerável.  Hoje, em 2013, ainda há muitos pontos que precisam ser desenvolvidos para viabilizar o uso de hidrogênio como combustível.

As células variam de tamanho e potência. Elas podem ser usadas tanto para carregar um celular (aplicações portáteis), quando para abastecer uma cidade com energia elétrica (aplicações estacionárias) e também para aplicações móveis em veículos.

O princípio de funcionamento das células é o mesmo das pilhas e baterias (reação oxi-redução), no entanto, ao contrário destas, nas quais os componentes destas reações encontram-se dentro das mesmas, nas células eles são abastecidos externamente, o que permite seu funcionamento de forma contínua.

O processo que ocorre nestas células é uma “queima” eletroquímica do hidrogênio com o oxigênio, formando água. O gás hidrogênio (H2) é quebrado pelo catalisador a base platina contido no ânodo liberando prótons e elétrons. A membrana polimérica conduz os prótons para o compartimento catódico. No cátodo, o oxigênio reage com os prótons e os elétrons gerando água e corrente elétrica.

O grande diferencial da célula em relação às máquinas térmicas é o aproveitamento da energia química contida no combustível. Usando a gasolina em um motor a combustão, por exemplo, só é possível aproveitar cerca de 20% da sua energia em potencial. Já o uso do hidrogênio em células, ainda na fase de pesquisas, atinge até 50% do aproveitamento, mais que o dobro. Além disso, enquanto os combustíveis fósseis liberam dióxido de carbono e outros poluentes na sua queima, o hidrogênio se mostra como alternativa limpa, pois só libera água. 

No entanto, o custo para produzir uma célula combustível adequada para um carro é alto – o custo das células a hidrogênio é de 50 a 100 vezes maior que o custo de um motor a combustão – não permitindo que esta tecnologia seja comercialmente competitiva no mercado automobilístico. As pesquisas do CNEN buscam formas de desenvolver tecnologia mais barata e competitiva. A obtenção e o armazenamento de petróleo também são quesitos que precisam evoluir para que as células virem uma forma de energia viável.

Na verdade, o gás hidrogênio é um armazenador de energia, pois ele não existe livre na natureza, mas, sim, combinado em diversas substâncias. Sua obtenção é possível através de diversos processos. Pode ser proveniente de fontes renováveis como a energia solar e eólica, bem como, de fontes fósseis como o gás natural e petróleo. Quando extraído de combustíveis fósseis, apesar de gerar gases do efeito estufa, a eficiência total do processo permite reduzir a quantidade de poluentes.  

O processo de obtenção de hidrogênio não é feito em larga escala e tem alto custo. Além disto, o armazenamento também é um entrave. É preciso que se desenvolvam cilindros compactos de alta pressão para poder abastecer um automóvel. Para a popularização e o uso sistemático das células a combustíveis, também seria necessário desenvolver toda uma infraestrutura de abastecimento, como postos que forneçam hidrogênio, além de aumentar a produção deste.