目前，對氫能源的利用主要是氫燃料電池。它不同于電能車的顯著特點是其沒有笨重的電池負荷，并且行駛里程沒有電能驅動汽車的限制。因此，氫燃料電池可以說是一種極佳的驅動動力。用這種動力驅動的汽車被稱為零污染的氫動力汽車。

燃料電池是將燃料和電解質的化學能直接轉換成電能的發電裝置，也是繼火電、水電、核電之后的第四種發電裝置，是當今發達國家十分重視的高新技術開發領域。

氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑，氧氣作氧化劑

，通過燃料的燃燒反應，將化學能轉變為電能的電池，與原電池的工作原理相同。

氫氧燃料電池工作時，向氫電極供應氫氣，同時向氧電極供應氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后，這一類似于燃燒的反應過程就能連續進行。

工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（氧氣）。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。

氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的裝置。

氫氧燃料電池的反應物都在電池外部它只是提供一個反應的容器氫氣和氧氣都可以由電池外提供。

燃料電池是一種化學電池，它利用物質發生化學反應時釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點看，它和其他化學電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是，它工作時需要連續地向其供給反應物質——燃料和氧化劑，這又和其他普通化學電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學反應釋出的能量變為電能輸出，所以被稱為燃料電池。

具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應的"發電機"。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初，電解質板是利用電解質滲入多孔的板而形成，2013年正發展為直接使用固體的電解質。

工作時向負極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣，起作用的成分為氧氣）。氫在負極分解成正離子H+和電子e-。當氫離子進入電解液中，而電子就沿外部電路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。此過程水可以得到重復利用，發電原理與可夜間使用的太陽能電池有異曲同工之妙。

燃料電池的電極材料一般為惰性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。

利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為一種"發電機"。

一般來講，書寫燃料電池的化學反應方程式，需要高度注意電解質的酸堿性。在正、負極上發生的電極反應不是孤立的，它往往與電解質溶液緊密聯系。如氫—氧燃料電池有酸式和堿式兩種：若電解質溶液是堿、鹽溶液則

總反應方程式為：

氫氧燃料電池負極（Ni）：2H2-4e+4OH-=4H2O正極（Ni）：O2+2H2O+4e-=4OH-總反應：2H2+O2=2H2O電解水陰極：4H++4e-=2H2↑陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑通電電解方程式：2H2O=2H2↑+O2↑

在堿溶液中，OHˉ含量極高，故負極處生成的H+會直接與OHˉ結合生成水，而正極處生成的OHˉ由于缺少H+結合而以離子的形態存在。酸性溶液則正好相反。

以氫氣作燃料、氧氣作氧化劑的一類燃料電池。氫氧從外部通過管道輸入電池進行電化學反應并輸出電能。氫氧燃料電池的理論比能量達3600瓦·時/公斤。單體電池的工作電壓一般為0.8～0.97伏,為了滿足負載所需的工作電壓，往往由幾十個單體電池串聯成電池組。