Le marché mondial des piles à combustible représentait 11,07 milliards de dollars en 2022 et devrait atteindre 108,1 milliards de dollars d'ici 2031. De plus, ce marché devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 27,4 % au cours de la période de prévision allant de 2023 à 2031.  

Une pile à combustible électrochimique est composée d'un combustible (souvent de l'hydrogène) et d'un oxydant (généralement de l'oxygène) qui, combinés, produisent de l'électricité grâce à deux réactions d'oxydoréduction. La réaction chimique dans les piles à combustible nécessite un apport continu de combustible et d'oxygène (généralement de l'air ambiant). En revanche, dans une batterie, l'énergie chimique provient des métaux et de leurs ions ou oxydes déjà présents dans la cellule, sauf dans le cas des batteries à flux. L'utilisation de combustible et d'oxygène permet aux piles à combustible de produire de l'électricité en continu.

Types de piles à combustible 

Il existe différents types de piles à combustible. Les principales classifications sont les suivantes :

Pile à combustible à oxyde solide : L’électrolyte des piles à combustible à oxyde solide (SOFC) est un composé céramique robuste et non poreux. Les SOFC ont un rendement d’environ 60 % pour la conversion du combustible en électricité. Ce rendement peut dépasser 85 % grâce à la récupération et à l’utilisation de la chaleur résiduelle (cogénération).

Une pile à combustible à oxyde solide (SOFC) peut fonctionner à des températures atteignant 1 830 °C (1 830 °F). L’absence de catalyseur à base de métaux précieux pour ce procédé à haute température permet de réduire son coût. 

Pile à combustible à acide phosphorique : Les piles à combustible à acide phosphorique (PAC) utilisent de l'acide phosphorique liquide comme électrolyte — les résidus d'acide dans une matrice de carbure de silicium liée au téflon — et des électrodes de carbone poreuses contenant des catalyseurs de platine.

La pile à combustible PAFC utilise des piles à combustible pour générer de l'énergie destinée à des applications stationnaires, mais certaines piles à combustible peuvent alimenter de gros véhicules comme les autobus urbains.

Pile à combustible alcaline : Les piles à combustible alcalines (PAC) ont été les premières à produire de l’énergie électrique et de l’eau pour les engins spatiaux. Leurs électrodes et leur cathode sont composées de métaux non précieux et elles n’utilisent pas de solution de métal précieux comme électrolyte. L’utilisation de membranes polymères comme électrolytes dans les PAC s’est accrue ces dernières années. Ces piles sont similaires aux piles à combustible PEM classiques, à la différence qu’elles utilisent une membrane alcaline au lieu d’une membrane acide.

Pile à combustible à membrane échangeuse de protons :

La pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), également appelée pile à membrane électrolyte polymère (PEMFC), présente une densité de puissance élevée et un poids et un volume réduits par rapport aux autres types de piles. L'électrolyte est constitué d'un polymère solide, et les électrodes contiennent du carbone poreux recouvert d'un catalyseur au platine. Ces piles fonctionnent exclusivement à l'hydrogène, à l'oxygène de l'air et à l'eau. L'hydrogène est généralement produit à partir de réservoirs de stockage ou de reformeurs.

Dynamique du marché mondial des piles à combustible

Conducteur: 

Le développement du marché des appareils portables, les réglementations gouvernementales visant à réduire la pollution et l'amélioration du rendement des piles à combustible sont les principaux moteurs de ce marché. La sensibilisation aux piles à combustible devrait croître dans les années à venir, ce qui aura un impact plus important sur leur développement. 

Contraintes : Le marché et l’industrie des piles à combustible sont confrontés à plusieurs obstacles, notamment le coût élevé du catalyseur, qui induit un prix plus élevé pour les piles à combustible, et le manque d’infrastructures dédiées. On prévoit toutefois une baisse du coût des piles à combustible dans les années à venir grâce aux progrès technologiques.

Défis : L’intégration de technologies sans fil à haut rendement dans les innovations récentes devrait permettre de toucher un public plus large. Plusieurs acteurs proposent des produits innovants sur le marché. À l’avenir, la concurrence s’intensifiera avec l’arrivée de technologies telles que les nouvelles piles à combustible.

Croissance : Les piles à combustible présentent un potentiel de développement considérable à l’échelle mondiale. Malgré sa maturité, ce marché devrait contribuer de manière significative à l’économie mondiale au cours des six prochaines années.

Impact de la COVID-19 sur le marché mondial des carburants

L'Agence internationale de l'énergie (AIE) indique que la crise de la Covid-19 a fortement impacté l'ajout de capacités de production d'énergie renouvelable. La récession mondiale engendrée par la Covid-19, conjuguée aux prévisions de l'AIE qui tablent sur une baisse des nouvelles installations d'énergie renouvelable dans le monde en 2020, a contribué à ce ralentissement. 

Cette épidémie aura un impact sur les chaînes d'approvisionnement mondiales des technologies à base d'hydrogène, pour lesquelles une chaîne d'approvisionnement coordonnée et des capitaux importants sont nécessaires. 

L'AIE note que la demande actuelle d'hydrogène des raffineries de pétrole, des aciéries et des entreprises chimiques sera affectée par l'épidémie de Covid-19. Un rapport de l'AIE prévoit une baisse de 9 % de la consommation d'essence, de 6 % de celle de diesel et de 26 % de celle de kérosène d'ici 2020, ainsi qu'une diminution de 7 % de la demande de produits chimiques clés issus de l'hydrogène (comme le méthanol). 

Analyse régionale du marché mondial des piles à combustible

Durant la période de prévision 2021-2028, la région Asie-Pacifique constituera le plus grand marché, portée par la forte demande de véhicules à pile à combustible. Par ailleurs, la production croissante d'électricité à partir de sources d'énergie plus propres devrait stimuler le développement de la technologie des piles à combustible dans cette zone. 

Acteurs clés du marché mondial des piles à combustible

Voici quelques-uns des principaux concurrents sur le marché mondial des piles à combustible :

• SFC Energy
• Plug Power Inc.
• Proton Power Systems Plc
• United Technologies
• Itm Power Plc
• Afc Energy Plc
• Ballard Power Systems Inc.
• Fuel Cell Energy Inc.
• Hydrogénie
• Fuji Electric India Pvt Ltd.
• Autres

Évolutions clés sur le marché mondial des piles à combustible

• En 2021, le FC move-HD+ est le tout dernier module d'alimentation haute performance de Ballard, conçu pour les autobus, les camions moyens et lourds, et représente la 8e génération de ce produit.
• En octobre 2019, Ballard Power a signé un contrat avec la société berlinoise BEHALA pour la fourniture de trois modules de piles à combustible FCveloCity de 100 kilowatts (kW). Ces piles à combustible seront utilisées à bord du navire Elektra pour produire des pousseurs zéro émission. Outre le transport de marchandises entre Berlin et Hambourg, ces pousseurs assureront également le transport de passagers entre ces deux villes.
• En octobre 2019, SFC Energy a conclu un accord avec Aurorahut, une entreprise énergétique finlandaise. Aux termes de cet accord, Aurorahut utilisera la pile à combustible EFOY dans ses nouvelles péniches igloo quatre saisons pour des vacances hautement personnalisées. Les piles à combustible fournissent une source d'énergie silencieuse, écologique et entièrement automatique pour chaque igloo.
• En mars 2019, Plug Power a intégré une pile à combustible à hydrogène à sa gamme. Le moteur ProGen de 30 kW constitue une solution économique pour les véhicules électriques actuels, grâce à son utilisation intensive, son autonomie prolongée, sa fiabilité même en environnements difficiles, son ravitaillement rapide et l'absence d'émissions. Les produits de pointe de ProGen facilitent l'adoption de l'énergie durable des piles à combustible par les constructeurs automobiles.

Analyse segmentaire du marché des piles à combustible

La segmentation du marché mondial des piles à combustible comprend le type, l'application et la région.

Segmentation basée sur le type

• Pile à combustible à oxyde solide
• Pile à combustible à membrane échangeuse de protons
• Piles à combustible à carbonate fondu (Mcfc)
• Pile à combustible à acide phosphorique (Pafc)
• Autres
  • Piles à combustible à méthanol direct (DMFC)
  • Piles à combustible alcalines (AFC)
  • Piles à combustible à carbone direct (DCFC)

Segmentation basée sur l'application

• Portable
• Stationnaire
• Transport

Segmentation basée sur la région

Amérique du Nord

• Les États-Unis
• Canada
• Mexique

Europe

• Europe occidentale
  • Le Royaume-Uni
  • Allemagne
  • France
  • Italie
  • Espagne
  • Reste de l'Europe occidentale
• Europe de l'Est
  • Pologne
  • Russie
  • Reste de l'Europe de l'Est

Asie-Pacifique

• Chine
• Inde
• Japon
• Australie et Nouvelle-Zélande
• ASEAN
• Reste de l'Asie-Pacifique

Moyen-Orient et Afrique (MEA)

• Émirats arabes unis
• Arabie Saoudite
• Afrique du Sud
• Reste de la MEA

Amérique du Sud

• Brésil
• Argentine
• Reste de l'Amérique du Sud