氫燃料電池是使用氫這種化學元素，制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質發生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極。
和普通電池一樣，燃料電池由陽極、陰極和電解質組成。大部分燃料電池汽車使用聚合物交換膜燃料電池(PEMFC)。氫燃料電池的基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極)，經過催化劑——鉑的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜，到達燃料電池陰極板(正極)，與氧原子和氫離子重新結合為水，如圖所示。
由于供應給陰極板的氧，是從空氣中獲得的，因此只要不斷地給陽極板供應氫，給陰極板供應空氣，并及時把水(蒸氣)帶走，就可以不斷地提供電能。由于氫燃料電池不儲能，確切地講應該稱為氫發電裝置。
氫燃料電池與其他電池的區別
干電池、蓄電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來，需要時再釋放出來；而氫燃料電池嚴格地說是一種發電裝置，像發電廠一樣，是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。另外，氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成，這是氫燃料電池的一項關鍵技術，它不僅要為氣體和電解質提供較大的接觸面，還要對電池的化學反應起催化作用。
豐田汽車公司已推出氫燃料電池汽車，并將在2015年上半年上市。2014年1月6日知名汽車廠商日本豐田宣布，面向其他廠商無償提供 5，680 項燃料電池相關的技術專利授權，包括燃料電池、儲氫罐、電池控制系統等方面的技術專利，豐田此舉是為推動以氫為主要燃料的電動車推廣和普及。氫燃料電池技術是未來改變人類生活的十大新技術之一，將成為解決石油危機的新途徑。
燃料電池汽車
其實氫燃料電池已不是什么全新的技術，20世紀60年代，氫燃料電池就已經成功地應用于航天領域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。
進入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術，很快，氫燃料電池就被運用于發電和汽車。波音公司于2008年4月3日成功試飛氫燃料電池為動力源的一架小型飛機。
全球范圍內已經掀起諸多關于氫燃料電池汽車和電動汽車孰是孰非的熱議，國內輿論也不乏對中國以純電驅動為新能源汽車戰略取向的質疑。
氫燃料電池汽車是終極環保汽車。氫燃料電池汽車零排放，且一次加氫續駛里程長，加氫時間短，相當于汽油車，一直以來被作為新能源汽車技術路線之一。
