Ένα όχημα κυψελών καυσίμου λειτουργεί με ηλεκτρισμό, αλλά δεν συνδέεται στην πρίζα. Μεταφέρει υδρογόνο σε μια δεξαμενή και το συνδυάζει με οξυγόνο από τον αέρα σε μια συστοιχία κυψελών καυσίμου. Η χημική αντίδραση παράγει ηλεκτρική ενέργεια για την κίνηση του κινητήρα και η μόνη εκπομπή είναι οι υδρατμοί. Είναι ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο με διαφορετική πηγή ενέργειας.

Η συστοιχία κυψελών καυσίμου είναι η καρδιά του οχήματος. Περιέχει εκατοντάδες μεμονωμένα στοιχεία, το καθένα με μια άνοδο και μια κάθοδο που χωρίζονται από μια μεμβράνη. Το υδρογόνο εισέρχεται στην άνοδο, όπου ένας καταλύτης το διασπά σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια διέρχονται από τη μεμβράνη και τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος, δημιουργώντας ηλεκτρικό ρεύμα. Στην κάθοδο, το οξυγόνο, τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια συνδυάζονται για να σχηματίσουν νερό.

Τα οχήματα κυψελών καυσίμου ανεφοδιάζονται σε τρία έως πέντε λεπτά, παρόμοια με τη βενζίνη. Η αυτονομία είναι συγκρίσιμη με τα συμβατικά αυτοκίνητα, περίπου 480 έως 640 χιλιόμετρα. Τα Toyota Mirai και Honda Clarity είναι τα πιο συνηθισμένα μοντέλα. Αλλά οι σταθμοί υδρογόνου είναι σπάνιοι. Η Καλιφόρνια έχει περίπου 50 και οι περισσότερες άλλες πολιτείες δεν έχουν κανέναν. Η καθαρή παραγωγή υδρογόνου αποτελεί επίσης μια πρόκληση. Το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου σήμερα παράγεται από φυσικό αέριο, το οποίο απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα.

Οι κυψέλες καυσίμου έχουν νόημα για βαρέα φορτηγά, λεωφορεία και πλοία, όπου οι μπαταρίες θα ήταν πολύ βαριές και θα φορτίζονταν πολύ αργά. Για τα επιβατικά αυτοκίνητα, τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία έχουν το πλεονέκτημα, αλλά οι κυψέλες καυσίμου παραμένουν μια επιλογή.