燃料電池是理想的“內燃機替代者”。氫氣是燃料電池主要燃料，從燃料安全性上看，氫氣無毒無害，反應物為水，無毒無害，綠色清潔。氫氣密度小，高壓氫氣泄漏燃燒時形成向上火炬，不向周圍擴散。因此氫氣安全性是高于天然氣和石油等化石燃料。從性能上看，燃料電池能量轉化效率為 50-70%，功率密度約 3 kW/L，柴油機功率密度約 1.3 kW/L，是理想的“內燃機替代者”。燃料電池的能量密度可達 500 Wh/kg，循環壽命 4000 次以上，性能優于鋰電池。
燃料電池根據運行機理不同可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池。具體來說，根據電解質的不同分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和質子交換膜燃料電池等五大類。
氫氣的生產：現階段氯堿工業副產氫是成本最低的氫氣來源，未來電解水制氫是主流。氫氣是一種常見的工業氣體，主流的制氫技術主要有三種：（1）重整化石能源（如天然氣、甲醇等）；（2）電解水；（3）氯堿工業副產品。在現階段，選擇成本較低、氫氣產物純度高的氯堿工業副路線，已經可以滿足下游燃料電池車運營的氫氣需求；天然氣重整是歐美普遍采用的制氫方法，國內也廣泛應用于化工行業；在未來，核電及可再生能源發電成本大幅降低的情況下，電解水制氫將成為終極決方案。
