氢电池发电的基本原理是电解水的逆反应。把氢和氧分别供给电池的阴极和阳极，氢由阴极向外扩散并与电解质发生反应放出电子，通过外部的负载到达阳极而产生电流。实际上就是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下，在燃料电池中经电化学反应产生电能。因此，严格意义上来说，氨电池是一种发电装置，而不是传统意义上的储电装置。
氢电池可以直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换，发电效率高达50％以上；同时，氢电池在工作过程中只会产生水和热，无污染，噪声低。
氢电池的燃料是氢气，最主要的问题是氢由哪里来。目前，氢的制备技术虽然较为成熟，但工业上大规模的制氢，96％以上来源于含氢有机物（石油、煤、甲醇等）的转化，少量的来源于电解水制氢。显然，依赖化石能源转化制氢是没有未来的，氢的制备若要真正实现绿色环保，必须提高目前仅占制氢量4％的电解水制氢的比例，但其成本高昂，会限制氢电池的发展。因此，从理论上来说，氢电池的可行性就值得怀疑，例如先由水电解产生氢，再由氢在电池中生成水和电，完成一个循环，似乎100％完美。但电解水和氢电池的中间过程不可能自动发生，能量由谁来提供呢？电解水的电哪里来？氢电池产生的电量能不能维持电解水所需电量（肯定不够，因为任何一次能量转换的效率都不可能达到100％）？过程到底是产生了电能，还是消耗了更多的能量？更何况，还有氢电池中使用的铂催化剂和质子交换膜等高性能材料、电解液及氢电池制造过程中带来的成本和环境问题。
从目前日本、美国、韩国等国家的推广情况来看，氢燃料电池车或许是一种非常具有地域特色的能源解决方案，尤其适合地域狭窄、人口稠密、能源匮乏以及高度要求环保的地点，但作为能源的终极解决方案，仍需时间来验证。