연료전지 자동차는 전기로 작동하지만 플러그를 꽂을 필요는 없습니다. 수소를 탱크에 저장하고 연료전지 스택에서 공기 중의 산소와 결합하여 화학 반응을 일으킵니다. 이 화학 반응이 전기를 생성하여 모터를 구동하며, 배출되는 것은 수증기뿐입니다. 즉, 에너지원이 다른 전기 자동차라고 할 수 있습니다.

연료 전지 스택은 차량의 핵심 부품입니다. 이 스택은 수백 개의 개별 셀로 구성되어 있으며, 각 셀은 막으로 분리된 양극과 음극을 가지고 있습니다. 수소는 양극으로 들어가 촉매에 의해 양성자와 전자로 분리됩니다. 양성자는 막을 통과하고, 전자는 외부 회로를 통해 이동하며 전류를 생성합니다. 음극에서는 산소, 양성자, 전자가 결합하여 물을 생성합니다.

수소 연료전지차는 휘발유차처럼 3~5분 만에 연료를 충전할 수 있습니다. 주행 가능 거리는 일반 자동차와 비슷하게 약 300~400마일(약 480~640km) 정도입니다. 도요타 미라이와 혼다 클래리티가 가장 흔한 모델입니다. 하지만 수소 충전소는 드뭅니다. 캘리포니아에는 약 50곳이 있지만, 다른 대부분의 주에는 없습니다. 친환경적인 수소 생산 또한 어려운 과제입니다. 현재 대부분의 수소는 천연가스를 원료로 생산되는데, 이 과정에서 이산화탄소가 배출됩니다.

연료전지는 배터리가 너무 무겁고 충전 속도가 너무 느린 대형 트럭, 버스, 선박에 적합합니다. 승용차의 경우 배터리 전기차가 우세하지만, 연료전지 또한 여전히 고려 대상입니다.