燃料电池汽车（FCV）是在汽车上直接将化学能转换为电能作为驱动力的车辆，化学电池的发电效率可高达55%以上。这种电池与蓄电池不同，它是通过捕捉原子化合成分子时释放出的电子而将化学能直接转化为电能的。燃料电池优点是无须充电，比能量高；缺点是成本高，燃料贮藏和运输较为困难。近几年，燃料电池在研制、开发和商品化方面取得了巨大进展。美国能源部的报告指出：燃料电池的研制和开发已达到历史性突破的边缘。可以认为，燃料电池全面进入机动车市场和能源市场的道路上已无难以突破的障碍。
燃料电池车只需消耗汽油车所需能源的一半，而且驱动过程本身不排放污染物和温室气体，其应用前景是非常诱人的。早期的燃料电池车是靠来自天然气或甲醇的氢驱动的，或者直接利用石油产品。未来的燃料电池也许可以靠太阳能分解水产生的氢为燃料，用这种方法，从燃料反应到汽车行驶的整个过程，都接近零排放。
1.燃料电池
燃料电池是将氢和氧转化成电能的装置。由燃料（氢、煤气、天然气等）、氧化剂（氧气、空气、氯气等）、电极（多孔烧结镍电极、多孔烧结银电极等）组成。只要不断加入燃料和氧化剂，电池就会不断地产生电能，而产生的废料只是水和热量。它不像传统电池那样储存能量，这一点区别正是燃料电池系统的优势所在：它解决了行驶受限的问题。
车用燃料电池所用的氢和氧是分开的，氢气被导到正电极或阳极，氧气被送到负电极或阴极。通过连接发电机的电线，在电流的作用下，氢分子得到分离。残余氢（阳离子）通过电解液向阴极移动，和送到阴极的氧结合。其产物是水和电力。反应原理很简单，并且很容易控制，通过散热损失的能量极少。
根据所采用的电解质类型的不同，目前常用的燃料电池可分为：①质子交换膜（PEM）电池，采用固体聚合电解质；②固体氧化物电池，采用陶制电解质；③含磷酸性或碱性电池，采用液体电解质。
燃料电池汽车的大规模应用还需要一段时间，因为仍有许多问题没有完全解决。例如，在不影响安全性的前提下如何尽可能地将燃料电池、峰值动力装置、电动机、电子发生器和燃料贮存系统设计进一个小空间内；对PEM电池而言，如何减轻整体重量，减小体积并降低制造成本等。
2.氢的来源和贮运
引入燃料电池最简单的方法是利用随车反应器将石油燃料转变为氢。甲醇相对比较便宜，且因其为液态，有较高的能源密度，容易贮存和运输。目前，最适合用甲醇的燃料电池是磷酸电池和固体氧化物电池。以甲醇制氢来驱动的汽车必须随车安装一个小的化学重整装置，因而会降低推进系统的效率。从污染物排放的角度看，甲醇驱动的车并不是一种零排放车，严格地说，它只是一种超低排放车（SULEV）。
天然气也被认为是氢的一个重要来源。因为随车天然气反应器不可行，必须单独进行天然气加工，然后将生产的氢贮备到车上，而随车贮备氢的技术目前还未能达到实用化的阶段。太阳能制氢是利用太阳能电池电解水产生氢，这一技术将把燃料电池往前推进一大步，从而实现对环境更友好的发展。从生物质中获取氢可作为太阳能氢或化石燃料氢的过渡或补充来源。较常用的生物质包括树、草、农作物秸秆等。
氢的随车贮存不论是在技术上还是经济上，都是一大挑战。氢作为地球上最轻的元素，很难高密度地贮存。目前，研究的贮存技术主要有：高压压缩，低温液化，与金属或液态氢化物、棉状铁或活性炭反应等。随着进一步的研究开发，每种技术都将在成本、体积、复杂性等方面得到显著改进。然而，无论采用压缩还是液化的方式，氢的能源密度与甲醇相比都是非常低的，与汽油相比更低，而且其压缩或液化过程都将消耗大量的额外能源。
3.燃料电池汽车的成本(www.xing528.com)
目前，难以准确估计燃料电池汽车的成本，这种技术还处于起步阶段。美国通用公司的研究人员指出，不久的将来，燃料电池的成本将从1992年的每千瓦100美元降到20美元左右。到那时，一辆燃料电池汽车的成本将和汽油车的成本相当或比汽油车更少。
燃料电池汽车的成本与使用哪类电池密切相关。以汽车的一个使用周期的成本为基准，使用太阳能氢的燃料电池汽车比传统的汽油车的成本稍微低一些，而由生物质制成的甲醇为燃料的燃料电池汽车则比汽油车的成本低得多，由天然气制成氢为燃料的汽车是最廉价的。由于在将来存在着重大技术突破等不确定因素，上述成本比较是可能发生变化的。
关于燃料电池汽车的成本，目前可有如下结论。
（1）在使用周期内，氢燃料电池汽车比混合氢燃料车每千米的成本低，其主要原因是前者电力传动系统效率更高、耗费更少。
（2）除了小型短程汽车，燃料电池汽车比蓄电池电动车使用周期成本低，且更适用于长途汽车。燃料电池汽车类似于汽油车，行驶里程的增加，只需扩大燃料箱的容量。即使燃料储存系统成本很高，但还是比增加蓄电池便宜得多。
（3）使用周期成本的降低不仅仅是降低燃料电池本身的成本，还有汽车的使用寿命和维修费用等，也是需要考虑的重要因素。
（4）当甲醇和氢都来自其他原料时，甲醇燃料电池车的成本比氢燃料电池车的成本低得多。虽然使用甲醇的燃料电池系统比直接用氢的系统成本高（因为要安装将甲醇转化为氢的随车反应器），但对于燃料的储存，甲醇燃料电池系统却比氢燃料系统简便且成本低得多。
（5）太阳能氢燃料电池汽车在所有类型的汽车中是成本最高的，但其导致的环境影响也是最小的。
4.环境效益
以氢为燃料的PEM汽车是真正的零排放汽车，水是唯一的排放物。甲醇燃料电池汽车的甲醇反应器会产生恒量的NOx和CO，燃料供应和贮存系统会有少量的甲醇蒸发。以汽油和其他石油产品为原料的燃料电池汽车也会存在一定的排放，不是源于燃料电池本身，而是来自转换反应器、燃料箱等。
燃料电池汽车除了排放量低外，其噪声也很低。泵、风机和压缩机等燃料电池辅助系统会发出部分噪声，发电机也会产生一定的噪声，但由于电池内部的电化学反应是无声的，所以整体上噪声比内燃机要低，特别是在低速行驶的时候。
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