氢燃料电池是利用化学元素氢来储存能量的电池。其基本原理是电解水的反向反应，分别向阳极和阴极提供氢气和氧气。氢通过阳极向外扩散，并与电解液发生反应，通过外部负载向阴极释放电子。

与普通电池一样，燃料电池由阳极、阴极和电解液组成。大多数燃料电池车辆使用聚合物交换膜燃料电池（PEMFC）。氢燃料动力电池的基本工作原理是氢燃料动力电池的阳极板（阴极），通过铂催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子（质子）通过质子交换膜，到燃料动力电池的阴极板（阳极），与氧和氢离子结合回到水中，如图所示。

由于供应给阴极板的氧气是从空气中获得的，所以只要阳极板持续供应氢气，阴极板持续供应空气，并及时带走水（蒸汽），就可以持续供应电力。因为氢燃料电池不储存能量，所以它们应该被称为氢气发生器。

干电池，电池是一种储能装置，是将电能储存起来，再释放出来；氢燃料电池是严格意义上的发电设备，与发电厂一样，可以将化学能直接转化为电能。此外，氢燃料电池的电极由特殊的多孔材料制成，这是氢燃料电池的关键技术。它不仅为气体和电解液提供了一个大的接触面，而且还是电池化学反应的催化剂。

丰田汽车公司（Toyota Motor Corp.）推出了一款氢燃料电池汽车，将于2015年上半年上市。2014年1月6日，著名汽车制造商丰田宣布，5680项免费向其他制造商提供燃料动力电池技术许可，包括燃料动力电池、储氢、电池控制系统的技术专利，丰田此举是为了推动氢作为燃料电动汽车的重要推广和普及。氢燃料电池技术是未来改变人类生活的十大新技术之一，将成为解决石油危机的新途径。