燃料电池汽车的工作原理是，使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，从而产生出电能启动电动机，进而驱动汽车。甲醇、天然气和汽油也可以替代氢（从这些物质里间接地提取氢），不过将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物。但总的来说，这类化学反应除了电能就只产生水。因此燃料电池车被称为“地道的环保车”。
燃料电池汽车结构图
燃料电池汽车是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外 燃料电池汽车发动机一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。
当前在可用于替代汽油和柴油发动机的技术中，最被看好的是燃料电池技术。燃料电池汽车具有安静、高效和零污染（或低污染）排放的特点，同时续驶里程完全可以和内燃机汽车相媲美，具有结束内燃机汽车百年统治地位的潜力。但各国政府在对研发燃料电池技术上也存在分歧，在支持力度上也各不相同。
在日本，日本经济产业省前几年就对燃料电池汽车开发与推广制定了时间表，其战略目标是：到 2010年，日本使用的燃料电池汽车达到 5万辆；2020年达到500万辆；到 2030年，要全面普及燃料电池汽车。近期，日本又计划在 5 年内斥资 2090 亿日元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池，以及氢燃料电池科技。
在美国，燃料电池电动车曾被美国前总统布什作为“氢经济”论的“法宝”大肆宣传，但2006年2月他已改变了腔调，承认燃料电池电动车“不是近期的解决方法，也不是中期的解决方法，而确实是远期的方法”。在布什第二任总统任期的后3年里，“氢经济”论在美国已气息奄奄，燃料电池的研发重点已转向了基础性研究。2009年5月，美国政府正式宣布停止支持燃料电池电动车的研发。
近几年来，燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂，如戴姆勒－克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布，计划在2004年以前将燃料电池汽车投向市场。目前，燃料电池轿车的样车正在进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战，如燃料电池组的一体化，提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力，并已取得了显著的进步。
燃料电池汽车究竟是什么样的汽车动力技术？为什么各国政府对其支持力度不一？燃料电池汽车是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。
燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。而单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。
燃料电池的燃料的氢气、甲醇和汽油三种。根据燃料电池的发电原理，氢气是最理想的燃料。一是氢气可以直接参与电化学反应；二是氢气燃料电池的产物中只有洁净的水蒸汽，对环境不会造成任何污染。要将氢气作为燃料电池汽车的燃料，问题就远非这么简单了。以氢气为燃料，必须解决以下两个问题：一是如何经济地获取纯氢天然气等传统的化石燃料，通过重整或改质技术转化而来。这样一来，氢作为二次能源，它的制取不仅要消耗大量的能量，而且并没有从根本上摆脱对化石能的依赖，也没有从根本上消除对环境的污染。自然界中，氢能大量存储在水中，虽然取之不尽，但直接使用热分解或是电解的办法从水中制氢、显然不划算。因此多数科学家都将目光转向了利用太阳能，但是目前还存在许多技术障碍。目前，他们正在进行太阳能分解水制氢。太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等方面的研究。只有到了能以再生性能源廉价地生产出氢燃料，氢燃料电池民汽车的燃料问题才算获得了根本性解决。
氢燃料电池汽车的应用面临的第二个问题便是如何为燃料电池供应燃料。通常氢能以三种状态存储和运输：高压气态、液态和氢化物形态。用常用的压缩气体罐贮存的氢，只能供燃料电池汽车行驶150km，这还不如目前最好的蓄电池驱动的汽车。由于氢气是最小的分子，很容易造成泄漏。哪怕是微量的泄漏，都有可能造成极度为可怕的后果。而在零253℃的条件下贮存液氢的深度致冷技术对于大众市场来说，目前还很不成熟。就全球来说，目前能够加液氢的深度致冷技术对于大众市场来说，目前还很不成熟。就全球来说，上前能够加液氢的深度致冷技术对于大众市场来说，目前还很不成熟。就全球来说，目前能够加液氢的加氢站也没有几家。可喜的是，储氢材料的开发忆取得令人鼓舞的进展。据报道，一种具有复杂的纳米结构的石墨纤维，其单位重量可以吸收20%的氢气。
