Een brandstofcelvoertuig rijdt op elektriciteit, maar hoeft niet te worden aangesloten op het stopcontact. Het voertuig heeft waterstof in een tank en combineert dit met zuurstof uit de lucht in een brandstofcel. De chemische reactie produceert elektriciteit die de motor aandrijft, en de enige uitstoot is waterdamp. Het is een elektrische auto met een andere energiebron.

De brandstofcelstapel is het hart van het voertuig. Deze bevat honderden afzonderlijke cellen, elk met een anode en een kathode gescheiden door een membraan. Waterstof komt de anode binnen, waar een katalysator het splitst in protonen en elektronen. De protonen passeren het membraan en de elektronen bewegen door een extern circuit, waardoor elektrische stroom ontstaat. Bij de kathode combineren zuurstof, protonen en elektronen zich tot water.

Voertuigen met brandstofcellen kunnen in drie tot vijf minuten worden bijgetankt, net als benzineauto's. De actieradius is vergelijkbaar met die van conventionele auto's, zo'n 300 tot 400 mijl. De Toyota Mirai en Honda Clarity zijn de meest voorkomende modellen. Maar waterstofstations zijn schaars. Californië heeft er ongeveer 50, en de meeste andere staten hebben er geen. Het schoon produceren van waterstof is ook een uitdaging. De meeste waterstof wordt tegenwoordig gemaakt van aardgas, waarbij kooldioxide vrijkomt.

Brandstofcellen zijn zinvol voor zware vrachtwagens, bussen en schepen, waar accu's te zwaar zouden zijn en het opladen te langzaam zou verlopen. Voor personenauto's hebben volledig elektrische voertuigen de overhand, maar brandstofcellen blijven een optie.