Net als volledig elektrische voertuigen gebruiken brandstofcel-elektrische voertuigen (FCEV’s) elektriciteit om een elektromotor aan te drijven. In tegenstelling tot andere elektrische voertuigen produceren FCEV's elektriciteit met behulp van een brandstofcel die wordt aangedreven door waterstof, in plaats van elektriciteit uit alleen een batterij te halen.
Waterstof kan op twee manieren worden gebruikt als brandstof voor auto's. De eerste is via waterstofbrandstofcellen, die op dezelfde manier werken als elektrische auto’s met lithium-ionbatterijen.
Terwijl de energie in batterijen wordt opgeslagen via een chemische reactie, wordt de energie in waterstofcellen echter opgeslagen in waterstofgas.
Waterstofgas wordt opgeslagen in een tank die brandstofcellen voedt, elk bestaande uit negatieve en positieve aansluitingen (anodes en kathodes), gescheiden door een elektrolyt. Zuurstof wordt uit de lucht gehaald en in de kathode gepompt, terwijl waterstof naar de platina-anode-terminal stroomt die als katalysator fungeert en positieve waterstofionen uit het gas splitst.

Deze ionen stromen door de elektrolyt naar de kathode om een positieve lading op te bouwen. Omdat de gescheiden elektronen niet door de elektrolyt kunnen stromen, stromen ze rond een extern circuit en genereren ze een lading die wordt gebruikt om een elektromotor van stroom te voorzien.
En hoe zit het met de uitstoot? Wanneer de waterstofionen in contact komen met de kathode, combineren ze zich met de zuurstof om water te produceren dat vervolgens uit de uitlaat van de auto stroomt.
Gebruik van waterstof voor verbranding
Waterstof kan ook worden gebruikt als directe vervanger van benzine of diesel in een gespecialiseerde of omgebouwde verbrandingsmotor. In dit geval wordt waterstofgas onder druk rechtstreeks in de verbrandingskamer van een motor geïnjecteerd en vindt de verbranding plaats zoals bij een normale ICE.
Het gebruik van waterstof op deze manier is niet gebruikelijk, omdat het niet zo energierijk is als benzine. Maar de verbranding van waterstof veroorzaakt wel minder uitstoot, met water als belangrijkste bijproduct, en minder giftige NOx-gassen afkomstig van de warmte die door de motor wordt geproduceerd.