燃料电池是利用燃料通过化学反应产生电能的装置。最常见的一种是质子交换膜燃料电池（PEMFC），它使用氢和氧作为燃料。由于燃料价格低廉，对人体无化学危害，对环境无危害，发电后产生纯水和热能。20世纪60年代，它被用于美国军方，1965年又被用于美国二进制计划中的二进制航天器5。一些笔记本电脑现在使用燃料电池。然而，由于发电量太小，无法立即提供大量电力，因此只能用于稳定电力供应。

燃料电池是由电池体和燃料箱组成的动力机构。有许多燃料选择，包括纯氢（H2）、甲醇（CH3OH）、乙醇（CH3CH2OH）、天然气，甚至是最常用的汽油，可以用作燃料电池的燃料。这不可能适用于所有其他当前可用的电源。燃料电池作为一种汽车动力，已被公认为21世纪的必然趋势。

燃料电池通过使可燃燃料与氧气发生反应来发电；一般情况下，燃气、汽油、甲烷（CH4）、乙醇（乙醇）、氢气等可燃物被燃烧以加热水并使水沸腾，水蒸气驱动汽轮机发电。在这种转换方式下，大部分能量通常被转换成废热，转换效率通常在30%左右，这是相当低的。燃料电池使用一种特殊的催化剂使燃料与氧气反应生成二氧化碳（CO2）和水（H2O）。由于不需要推进汽轮机等发电设备，也不需要在蒸汽水再次加热到水中之前对其进行加热，能量转换效率约为70%，比一般发电方式提高约40%；其优点不仅在于二氧化碳排放量远低于通常的方法。水是一种无害的生物产品，是一种低污染的能源。