Nu are importanţă dacă carburantul este lichid sau gazos, trebuie să fie bogat în atomi de hidrogen. Secretul pilelor de combustie? Să se separe electronul şi protonul fiecărui atom de hidrogen şi apoi să ia un drum diferit. Dupa ce hidrogenul este extras din carburant, traversează un catalizator care scindează atomii de hidrogen în electroni şi protoni. Aceste sarcini se îndreaptă spre un electrolit sau o membrană, după tipul pilei, care nu lasă să treacă decât protonii.

Electronii sunt deci excedentari pe una dintre feţele filtrului, care se încarcă negativ. Electrozii, cel mai adesea din carbon sau siliciu, încadrează filtrul şi recuperează sarcinile electrice. Sunt bornele pilei. Când circulă curentul, electronii ajung la electrodul pozitiv. Ei se recombină cu protonii şi oxigenul din aer, formând vapori de apă.

Cataliza este însoţită de o puternică degajare de căldură. Bilanţul energetic este repartizat astfel: 40% electricitate şi 60% căldură. Pilele de combustie oferă simultan electricitate şi căldură. Degajarea căldurii ridică însă probleme atunci când se doreşte numai obţinerea de energie electrică. Este cazul automobilului. Deja anumite soluţii de recuperare şi reciclare a căldurii permit obţinerea randamentelor de 80%. Oricare ar fi randamentul pilelor este deja net superior celui de grupuri electrogene tradiţionale care este de 20%. Ele încep să ia locul acestora pentru aprovizionarea cu electricitate a zonelor izolate.

Aşadar, pilele de combustie permit producerea de electricitate şi căldură cu un randament superior şi slabe emisii poluante.