Brennstoffzellen erzeugen Strom ohne bewegte Teile auf elektrochemischem Wege. Sie zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. In den letzten Jahren wurden eine ganze Reihe unterschiedlicher Brennstoffzellentypen entwickelt, die mit verschiedenen Brenngasen betrieben werden können. Vereinfacht gesagt, ist eine Brennstoffzelle ein Gebilde, das ohne offene Flamme Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser „verbrennt“. Dabei liefert die Zelle über zwei Elektroden elektrischen Strom. Der Wasserstoff kommt auf einer Seite (Anode) in die Brennstoffzelle und strebt auf die andere Seite (Kathode), weil er sich nur dort mit dem Sauerstoff der Luft zu Wasser verbinden kann.
Auf dem Weg zum Sauerstoff muss der Wasserstoff einen Elektrolyten, das Medium zwischen den Elektroden überwinden. An der Anode wird dem Wasserstoff (H-Atome) sein Elektron entrissen, und er passiert als Wasserstoffion den Elektrolyten. Verbindet man die Anode mit der Kathode, entsteht ein nutzbarer Stromfluss. Die Elektronen fließen zur Kathode und der Sauerstoff (O-Atome) kann diese aufnehmen. Das geladene Sauerstoffion verbindet sich mit zwei Wasserstoffionen aus dem Elektrolyten wieder zu Wasser (H2O). Die Materialeigenschaften der Elektroden und des Elektrolyten entscheiden über die Leistungsfähigkeit. Die Leitfähigkeit des Elektrolyten soll beispielsweise für Ionen hoch, für Elektronen niedrig sein. Außerdem spielen katalytische Prozesse und die mechanische Stabilität eine wichtige Rolle.
Die gezeigte Wasserstoff-Brennstoffzelle wurde in etwas anderer Ausführung schon für die Energieversorgung der Gemini-Raumkapsel genutzt.
