在1969年隨同美國阿波羅飛船登上了月球的電源裝置，是以其獨特性能而引起世人矚目的“燃料電池”。隨後，到70年代初這種電源才逐步轉為民用，並得到了突飛猛進的發展。20年過去了，燃料電池發電技術在美、日等國已進入到商業化階段，並已製成1萬千瓦級的大容量電池，同時還出現了燃料電池——燃氣輪機——汽輪發電機聯合運轉的發電廠。
所謂“燃料電池”，從原理上講，和傳統的化學電池基本相同，也是通過電化學反應把物質的化學能轉變為電能。所不同的是：傳統電池的內部物質事先充填好，化學反應結束後，不能再供電；而燃料電池進行化學反應所用的物質是由外部不斷充填的，因此，它能夠源源不斷地發電。這是燃料電池最顯著的特征。
燃料電池的工作原理是，作為反應物的原燃料，天然氣、石油、甲醇等，經過“燃料改質裝置”分離出氫後，進入電池本體，另一端的空氣中氧也進入電池本體，分別供給電池的電極，通過電解質使氫氧發生電化學反應，產生電位差，而形成低壓直流電輸出。
由於燃料電池是將物質的化學能直接轉變為電能，因此其效率較高，按理論計算可以達到90％。但實際上燃料電池在進行化學反應中還有“費功”損耗，因此，最高隻能達到60％～70％。
燃料電池主要由燃料、氧化劑、電極、電解液等組成。它所使用的燃料十分廣泛，例如，天然氣、石油、甲醇、液氨、肼、烴、氫等。這種電池可以根據需要設計不同的容量，主要取決於“單片電池”的數量。單片電池由正極（接空氣極板）、負極（接燃料極板）和電解質容器以及上下絕緣隔板4部分組成。根據需要，把單片電池串聯起來，就可得到所需電壓和功率數。
這種電池的化學反應過程簡單地說就是：在負極（氫極）一側，依靠催化劑（白金電極）使氫（H2）離子化，成為易於反應的（H+）狀態，這些分離出的氫離子通過電解液：例如苛性鉀（KOH）等輸送到正極（氧極即空氣極），而被分離開的電子則經過外部電路也移到正極上，電子移動的過程就是產生電流過程，而在正極上氧分子和氫離子化合，產生水——這樣一個過程就完成了產生電能的過程。
負極和正極分別由外部連續不斷地供應氫（燃料）和氧（空氣），這種反應連續不斷地進行，在外部電路中電子也不斷地流動，這就是我們所需要的電流。
說起來，燃料電池的基本原理和化學反應機理雖不難懂，但真正作為係統工作，其工藝設計自然也是非常複雜的。
燃料電池所用的電解質對燃料電池的發電性能，特別是效率影響很大。
目前最多用的是磷酸質，其發電效率為40％左右。這是被劃為第一代燃料電池的代表型產品。目前正在研究的新的電解質有碳酸鹽，被劃為第二代，即2000年前後可正式投入使用的燃料電池；還有一種以氧化鋯、氫氧化鉀作電解質的，被劃為第三代，即21世紀才能投入使用的燃料電池。據預測，第二代和第三代電池的發電效率可達到45％～60％。燃料電池種類如表所示。
燃料電池種類表
型式磷酸型
(PAFC)溶融碳酸鹽
(MCFC)固體電解質
(SOFC)堿性
(AFC)電解質磷酸碳酸鹽、鉀、穩定的氧化氫氧化鉀電荷體H+CO-23O-2OH-工作溫度