氢燃料电池发电的基本原理是电解水的逆反应，燃料电池的产物是电和水具体反应过程为：电池阳极上的氢在催化剂作用下分解为质子和电子，带阳电荷的质子穿过隔膜到达阴极，带阴电荷的电子则在外部电路运行，从而产生电能在阴极上的氧离子在催化剂作用下和电子、质子化合反应成水电池组通过像这样大量串联的燃料电池，就可以产生足够的电能来驱动汽车

氢燃料电池与普通电池的区别主要在于：干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置

氢燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由三部分组成，即阳极、阴极、电解质，如下图其阳极为氢电极(电池负极)，阴极为氧电极(电池正极)通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应两极之间是电解质

以质子交换膜燃料电池为例，其工作原理如下：

(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极；

(2) 在阳极催化剂的作用下，1 个氢分子解离为 2 个氢质子，并释放出 2 个电子，阳极反应为：2H2→4H++4e-

(3) 在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：O2+4H++4e-→2H2O总的化学反应为：2H2+O2＝2H2O

电子在外电路形成直流电因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能