氫作為能源有許多優越性。水通過光分解可制得氫，水的儲量很大，又比較低廉；氫燃料燃燒后又生成水，是一種燃燒無害、十分清潔的能源。氫在儲存、輸送上比電力損失小，而且氫燃燒熱值高，每1千克氫燃燒產生的熱量相當于3千克汽油或4.5千克焦炭的發熱量。但是，在應用中，氫的存儲與運輸以及利用太陽能分解水制取氫，一直是制約氫能發展的瓶頸。

燃料電池是把燃料中的化學能直接轉化為電能的能量轉化裝置，從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能“儲電”，而是一個小小的“發電廠”。燃料電池也有多種類型，經過多年的探索，最有望用于汽車的是質子交換膜燃料電池。它的工作原理是：將氫氣送到負極，經過催化劑（鉑）的作用，氫原子中兩個電子被分離出來。這兩個電子在正極的吸引下，經外部電路產生電流。失去電子的氫離子（質子）可穿過質子交換膜（即固體電解質），在正極與氧原子和電子重新結合為水。由于氧可以從空氣中獲得，只要不斷給負極供應氫，并及時把水（蒸汽）帶走，燃料電池就可以不斷地提供電能。

目前，對氫能源的利用主要是氫燃料電池。它不同于電能車的顯著特點是其沒有笨重的電池負荷，并且行駛里程沒有電能驅動汽車的限制。因此，氫燃料電池可以說是一種極佳的驅動動力。