Les piles à combustible fonctionnent à l'hydrogène. Malheureusement, alors que l'hydrogène est l'élément le plus courant dans l'univers, il n'existe pas sur Terre sous sa forme élémentaire. En conséquence, l'hydrogène doit être extrait d'un composé d'hydrogène, comme un combustible fossile ou de l'eau, afin d'être utilisé ici sur Terre. Une source d'énergie distincte est nécessaire pour extraire l'hydrogène, comme la chaleur, la lumière ou l'électricité.
Le manque d'hydrogène pur sur Terre crée un défi particulier pour les piles à combustible nécessaires au fonctionnement des voitures. Certaines piles à combustible fonctionnent à l'hydrogène pur, ce qui signifie que l'extraction de l'hydrogène a eu lieu avant que l'hydrogène n'entre dans les piles à combustible. Une pile à combustible à hydrogène pur a généralement un rendement énergétique de 80 %, ce qui signifie que 80 % du contenu énergétique de l'hydrogène peut être converti en énergie électrique. Bien sûr, l'énergie électrique doit encore être convertie en énergie mécanique pour alimenter la voiture. Ainsi, dans l'ensemble, le taux d'efficacité énergétique d'une pile à combustible à hydrogène pur (de l'hydrogène à l'énergie mécanique) est généralement d'environ 64 %.
Cependant, certaines piles à combustible ne fonctionnent pas à l'hydrogène pur, mais nécessitent plutôt un reformeur d'hydrogène. Le reformeur est le dispositif qui extrait l'hydrogène pur d'une source d'hydrogène, comme les carburants à base d'hydrocarbure ou d'alcool, puis fournit l'hydrogène à la pile à combustible. Étant donné que le reformeur à hydrogène extrait l'hydrogène lui-même, le reformeur doit nettoyer l'hydrogène et le séparer du reste de la chaleur et des gaz qui sont produits pendant le processus de reformage. Malgré tous les efforts du reformeur, l'hydrogène qu'il peut fournir à une pile à combustible n'est pas aussi pur que l'hydrogène accessible par une source d'hydrogène pur. Par conséquent, l'efficacité énergétique globale d'une pile à combustible nécessitant un reformeur d'hydrogène est inférieure à celle d'une pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène pur.
