Ένα αυτοκίνητο υδρογόνου κυψέλης καυσίμου λειτουργεί συνδυάζοντας υδρογόνο με οξυγόνο σε μια διαδικασία που παράγει ενέργεια. Το ενδιαφέρον για αυτοκίνητα που κινούνται με κυψέλες καυσίμου υδρογόνου έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια επειδή οι κυψέλες καυσίμου είναι πιο αποδοτικές και δημιουργούν λιγότερες εκπομπές καυσαερίων από τα αυτοκίνητα που κινούνται με συμβατικούς κινητήρες με ορυκτά καύσιμα. Η ευρεία χρήση αυτοκινήτων υδρογόνου κυψελών καυσίμου θα μπορούσε επίσης να μειώσει την εξάρτηση του κόσμου από ορυκτά καύσιμα, όπως η βενζίνη και το ντίζελ, όταν υπάρξει η τεχνολογία και η υποδομή για την υποστήριξη της ευρείας παραγωγής, διανομής και χρήσης αυτών των οχημάτων.
Ενώ η τροφοδοσία αυτοκινήτων με κυψέλες καυσίμου είναι μια σχετικά νέα ιδέα, οι ίδιες οι κυψέλες καυσίμου χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες. Η πρώην Σοβιετική Ένωση και οι Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησαν την τεχνολογία κυψελών καυσίμου για να παράσχουν μεγάλο μέρος της ισχύος για τα επανδρωμένα διαστημόπλοια των αντίστοιχων διαστημικών προγραμμάτων τους από τις πρώτες μέρες της διαστημικής εποχής. Οι διαστημικοί μηχανικοί ανακάλυψαν ότι το βάρος των μπαταριών περιόρισε το ποσό του ωφέλιμου φορτίου που θα μπορούσε να εκτοξευτεί στο διάστημα και επίσης περιόρισε το πιθανό μήκος των διαστημικών αποστολών. Οι κυψέλες καυσίμου εξακολουθούν να παρέχουν μεγάλο μέρος της ενέργειας για επανδρωμένα διαστημόπλοια σήμερα.
Μια κυψέλη καυσίμου λειτουργεί πολύ σαν μια μπαταρία, δεδομένου ότι είναι μια κλειστή κυψέλη που παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Όπως μια μπαταρία, οι κυψέλες καυσίμου σε ένα αυτοκίνητο υδρογόνου κυψελών καυσίμου έχουν μια αρνητική πλευρά, γνωστή ως άνοδο και μια θετική πλευρά, γνωστή ως κάθοδο. Σε πολλές κυψέλες καυσίμου υπάρχει ένα στρώμα ανάμεσα στην άνοδο και την κάθοδο γνωστό ως ηλεκτρολύτης.
Το αέριο υδρογόνο εισέρχεται μέσω της πλευράς της ανόδου του κυττάρου και ρέει μέσω ενός καταλύτη, ενώ το οξυγόνο εισέρχεται μέσω της καθόδου. Καθώς το υδρογόνο ρέει μέσω του καταλύτη, ο καταλύτης διαχωρίζει τα θετικά άτομα, γνωστά ως πρωτόνια, και τα αρνητικά άτομα, γνωστά ως ηλεκτρόνια, στο υδρογόνο. Το στρώμα ηλεκτρολύτη λειτουργεί ως φράγμα που επιτρέπει μόνο τα θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου να ρέουν μέσα από αυτό. Τα ηλεκτρόνια εμποδίζονται να εισέλθουν στο στρώμα των ηλεκτρολυτών και εκτρέπονται γύρω από το φράγμα μέσω καλωδίων, όπου θα ανασυνδυαστούν με θετικά φορτισμένα άτομα για να δημιουργήσουν νερό.
Καθώς τα ηλεκτρόνια δρομολογούνται μέσω ενός καλωδίου, δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα, παράγοντας ενέργεια. Σε ένα αυτοκίνητο υδρογόνου κυψέλης καυσίμου, ο κινητήρας του οχήματος τροφοδοτείται από την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τα ηλεκτρόνια που ρέουν μέσω του κυκλώματος. Όσο υπάρχει παροχή αερίου υδρογόνου, ο κινητήρας στο αυτοκίνητο υδρογόνου κυψελών καυσίμου θα συνεχίσει να παράγει ισχύ. Το νερό είναι το μόνο υποπροϊόν που δημιουργήθηκε ως αποτέλεσμα της λειτουργίας ενός αυτοκινήτου υδρογόνου με κυψέλες καυσίμου, καθιστώντας το πιο φιλικό προς το περιβάλλον και βιώσιμη εναλλακτική λύση στη χρήση καυσίμων με βάση το πετρέλαιο στα οχήματα.