Ein Brennstoffzellenfahrzeug fährt mit Strom, wird aber nicht an eine Steckdose angeschlossen. Es führt Wasserstoff in einem Tank mit und verbindet diesen in einem Brennstoffzellenstapel mit Sauerstoff aus der Luft. Die chemische Reaktion erzeugt Strom, der den Motor antreibt, und die einzige Emission ist Wasserdampf. Es handelt sich also um ein Elektroauto mit einer anderen Energiequelle.

Der Brennstoffzellenstapel ist das Herzstück des Fahrzeugs. Er besteht aus Hunderten von Einzelzellen, von denen jede eine Anode und eine Kathode besitzt, die durch eine Membran getrennt sind. Wasserstoff gelangt in die Anode, wo er durch einen Katalysator in Protonen und Elektronen gespalten wird. Die Protonen durchdringen die Membran, und die Elektronen fließen durch einen externen Stromkreis und erzeugen so elektrischen Strom. An der Kathode verbinden sich Sauerstoff, Protonen und Elektronen zu Wasser.

Brennstoffzellenfahrzeuge lassen sich in drei bis fünf Minuten betanken, ähnlich wie Benziner. Ihre Reichweite ist mit der von herkömmlichen Autos vergleichbar und liegt bei etwa 480 bis 640 Kilometern. Der Toyota Mirai und der Honda Clarity sind die gängigsten Modelle. Wasserstofftankstellen sind jedoch selten. Kalifornien verfügt über rund 50, die meisten anderen Bundesstaaten über keine. Auch die saubere Wasserstoffproduktion stellt eine Herausforderung dar. Derzeit wird der größte Teil des Wasserstoffs aus Erdgas gewonnen, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird.

Brennstoffzellen sind sinnvoll für schwere Lkw, Busse und Schiffe, da Batterien dort zu schwer und zu langsam zum Laden wären. Bei Pkw haben batterieelektrische Fahrzeuge zwar die Nase vorn, Brennstoffzellen bleiben aber eine Option.