Un vehicul cu pile de combustie funcționează cu electricitate, dar nu se conectează la priză. Acesta transportă hidrogen într-un rezervor și îl combină cu oxigenul din aer într-o stivă de pile de combustie. Reacția chimică produce electricitate pentru a acționa motorul, iar singura emisie este vaporii de apă. Este o mașină electrică cu o sursă de energie diferită.

Stiva de pile de combustie este inima vehiculului. Aceasta conține sute de celule individuale, fiecare cu un anod și un catod separate de o membrană. Hidrogenul intră în anod, unde un catalizator îl descompune în protoni și electroni. Protonii trec prin membrană, iar electronii călătoresc printr-un circuit extern, creând curent electric. La catod, oxigenul, protonii și electronii se combină pentru a forma apă.

Vehiculele cu pile de combustie se alimentează în trei până la cinci minute, similar cu benzina. Autonomia este comparabilă cu cea a mașinilor convenționale, în jur de 480-640 km. Toyota Mirai și Honda Clarity sunt cele mai comune modele. Însă stațiile de hidrogen sunt rare. California are aproximativ 50, iar majoritatea celorlalte state nu au niciuna. Producerea hidrogenului în mod curat este, de asemenea, o provocare. Cea mai mare parte a hidrogenului este produsă astăzi din gaze naturale, care eliberează dioxid de carbon.

Pilele de combustie au sens pentru camioanele grele, autobuzele și navele, unde bateriile ar fi prea grele, iar încărcarea prea lentă. Pentru autoturisme, vehiculele electrice cu baterie au avantajul, dar pilele de combustie rămân o opțiune.