燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。
燃料电池理论上可在接近100%的热效率下运行，具有很高的经济性。目前实际运行的各种燃料电池，由于种种技术因素的限制，再考虑整个装置系统的耗能，总的转换效率多在45%～60%范围内，如考虑排热利用可达80%以上。此外，燃料电池装置不含或含有很少的运动部件，工作可靠，较少需要维修，且比传统发电机组安静。另外电化学反应清洁、完全，很少产生有害物质。所有这一切都使得燃料电池被视作是一种很有发展前途的能源动力装置。
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。
氢燃料电池特点
无污染
燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。
无噪声
燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。
与传统汽车相比，燃料电池汽车与传统的内燃机驱动汽车在构造及动力传输等方面的不同，为汽车的整体设计提出了新的要求。传统内燃机汽车的发动机----变速器动力总成在燃料电池汽车中不复存在，取而代之的是燃料电池反应堆、蓄电池、氢气罐、电动机、DC /DC 转化器等设备。而制动系统和悬架也相应变化。因此，根据燃料电池汽车自身特点，在设计时，应作相应的变化和改进。
燃料电池汽车具有以下优点：
1、零排放或近似零排放。
2、减少了机油泄漏带来的水污染。
3、降低了温室气体的排放。
4、提高了燃油经济性。
5、提高了发动机燃烧效率。
6、运行平稳、无噪声。
燃料电池的反应结果将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物，这类化学反应除了电能外的副产品主要产生水，因此燃料电池汽车被称为绿色的新型环保汽车。
燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。这里以氢-氧燃料电池为例来说明燃料电池
氢-氧燃料电池反应原理这个反应是电解水的逆过程。电极应为： 负极：H2 +2OH-→2H2O +2e-
正极：1/2O2+H2O+2e-→2OH-
质子交换膜燃料电池主要应用氢气作为原料，将氧化剂中的化学能转化为电能的一种发电装置。它的发电原理与普通的化学电池发电原理基本相同：都是利用正负极板上的电子的移动完成燃料的氧化还原反应。氧化过程发生在正极也就是阳极，还原过程发生在负极也就是阴极。相对于内燃机而言质子交换膜燃料电池，它的工作特点是直接将化学能转化为电能，因此效率更高。又因为它是以氢气为燃料，最后作用的产生物是水，没有生成任何有害气体释放到空气中，是我们所需要的环保新能源。并且它的输出功率更高，无需充电。正是因为它具有这么突出的优点，所以燃料电池技术被认为是21 世纪首选的洁净、高效的发电技术，被世界认为是最有发展前途的新能源。
燃料电池的原理
目前燃料电池的能量转换效率主要受限于电池阴极缓慢的氧反应的动力学过程。在燃料电池中，铂(Pt)是最优的阴极氧还原反应催化剂，但其储量少、价格昂贵，是导致燃料电池生产成本较高的主要原因；而且铂作为催化剂的化学稳定性较弱，催化耐久性不足。
相比于铂，铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等3d过渡金属材料在地球的储量丰富，价格便宜，并且具有高催化活性的潜力，研究人员认为这类3d过渡金属材料的活性，替代昂贵的贵金属催化剂。
催化剂会不会损耗？
理论上来说，在理想情况下，催化剂的性能是不会变的，但实际情况并非如此，不然的话，铂基催化剂到时候还可以回收利用，比如打个戒指什么的，这是玩笑话。在实际应用中，铂基催化剂由于自身会流失、中毒等因素，催化效率会下降，比如一开始可能是99%，用过一段时间，催化效率就可能下降到50%，因此，它的使用寿命是有限的。