如果你喜欢探险，是否渴望你的旅行和通信设备电力充足？如果你是环保主义者，是否希望满大街奔跑的汽车不再排放大量的尾气污染物？如果你去野外考察，是否希望携带一个能移动的发电厂？这不是梦想，随着神奇的燃料电池的问世，这一切即将走进现实。
燃料电池本身就是—个微型发电厂，是在一定条件下使氢气、天然气或煤气（主要是氢气）与氧化剂（空气中的氧气）发生化学反应，将化学能直接转换为电能和热能的过程。19世纪30年代，英国科学家威廉•格罗夫爵士从戴维爵士发明的固体碳素燃料电池中得到启发，同时结合氢氧燃烧反应过程，设想如果将氧气和氢气燃烧反应缓慢进行，就有可能使水电解产生氢和氧的过程逆转，这样就有可能产生电流。为了验证这一想法，他设计了格罗夫氢燃料电池，将两条带状白金分别放入两个密封瓶中，一个瓶中装入液氢，另一个装入液氧。当这两个瓶子浸入稀释的硫酸溶液时，电流开始在两个电极之间流动，装有气体的瓶子中生成了水，为了升高所产生的电压，格罗夫将几个这种装置串联起来，终于得到了所谓的氢气体电池。1839年，格罗夫在伦敦的讲演厅中展示了他的发明，点亮了该讲演厅的照明电灯，引起了巨大的轰动，从此氢燃料电池踏入了人类科技追求的进程。
1889年，英国科学家将格罗夫的电池命名为燃料电池。20世纪中叶以来，燃料电池的研究得到了迅速发展，剑桥大学的培根教授用高压氢和氧气构建了5千瓦的燃料电池发电装置。1969年美国通用电器公司采用改进的培根高压氢氧燃料电池发电装置，成功地给阿波罗登月飞船提供电力。另外，在地面实用燃料电池电站的研究中，几兆瓦级的磷酸氢燃料电池的发电装置已经研制成功，在日本东京湾附近已经建成一套示范性装置。2010年7月12日，世界上首座16兆瓦级的氢燃料电池发电站在意大利建成投产，总投资5000万欧元，年发电量6000万千瓦•时，可满足2万户家庭用电。目前全球有200多台氢燃料电池汽车运行，日本首相成为燃料电池汽车的第一位顾客；联邦快递公司的用燃料电池汽车在东京街头忙碌奔波；燃料电池公共汽车在欧美十几个城市进行商业化示范；燃料电池手机、移动式燃料电池武器、燃料电池潜艇均已问世。可以说，燃料电池已经站到了商业化的门前。
氢燃料电池与普通电池的区别主要在于干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能储存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。另外，氢燃料电池的电极用特制多孔性材料制成，这是氢燃料电池的一项关键技术，它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面，还要对电池的化学反应起催化作用。理论上氢燃料电池能转换效率在83％以上，实际应用中，其综合能量利用总效率也高达80％，这是其他发电机组无法相比的。氢燃料电池发电后的产物是纯净水，不但环保，而且在载人航天器中可以兼作宇航员的饮用水。燃料电池无可动部件，操作时很安静，这对军事目的至关重要；而且燃料电池发电装置是由单个电池堆叠而成的模块结构，其组装和维护非常方便。但是氢燃料电池需要不断地提供燃料，移走反应生成的水和热量，因此需要一个复杂的辅助系统才能正常工作。
燃料电池实际上是一个大的发电系统，它需要由燃料供应系统、氧化剂系统、发电系统、水管理系统、热管理系统以及电力系统、控制系统组。燃料供应系统是给燃料电池提供燃料，如氢气、天然气和甲醇等。这一系统如果直接采用氢气的话可能比较简单，如果采用化石燃料重整制氢的话，也会相当复杂。氧化剂系统主要是给电池提供氧气，可以是纯氧或者是空气。发电系统是指燃料电池本身，它将燃料和氧化剂中的化学能直接转变为电能，而无需燃烧过程，它是一个电化学装置。水管理系统，由于质子交换膜燃料电池中质子是以水合离子状态进行传导，所以，燃料电池需要有水，水少了，会影响电解质膜的质子传导特性，从而影响电池的性能；同时由于在电池的阴极生成水，所以需要不断及时地将这些水带走，否则会将电极淹没，造成燃料电池失效。热管理系统，对于大功率燃料电池而言，在其发电的同时，由于电池内阻的存在，不可避免地会产生热量，通常产生的热和其发电量正相关，而燃料电池的工作温度是有一定的限制的，因此需要将电池生成热带走，否则就会过热，烧坏电解质膜，水和空气是常用的传热介质。电力系统，将燃料电池发出的直流电转变为适合用户使用的交流电。控制系统是指能及时检测和调节燃料电池工况的远距离数据控制和传输系统。安全系统，氢气是燃料电池的主要燃料，所以氢气探测器、数据处理系统、灭火设备等构成氢气的安全系统。
燃料电池是将氢能经济从设想变为现实的关键技术，大力发展氢能经济，开发燃料电池技术，是实现循环经济的关键所在。经过多年发展，燃料电池的发电技术日趋成熟，已经开发出氢燃料电池汽车、公交车、小型飞机，甚至潜艇等。2012年全球燃料电池车辆达80万辆，2015年北美地区燃料电池车辆达100万辆。燃料电池技术在世界范围内已经取得一定突破，在汽车、通信、军事上都有了大量应用，燃料电池技术在军事上用于探测、侦查的微型探测器、飞行器将会对战争起到决定胜负的作用，使未来战场变得更平静更透明。由于西方工业发达国家投入燃料电池的人力、财力和物力巨大，一旦技术关键问题得到重大突破，燃料电池将在各个领域大显身手。燃料电池电动汽车技术是目前世界环保汽车技术的热点，我国应更加积极开展对燃料电池电动汽车技术的研究，尽快缩小与西方国家的汽车环保技术差距。