燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
由于所使用的主要是氢气、醇类等燃料，且转动的组件极少，具有对环境负荷小(低污染)、低噪音的特点，故其不仅适合用于中央电厂和区域分散电厂发电，亦可作为交通运输工具(例如电动汽车、电动机车及电动自行车等)的动力电源，近年来，在国际领先企业的积极投入研发推动下，具有成为便携式电子产品下一代动力电池的潜力。
燃料电池正式商用化已经好几年了，但只能使用纯氢，而纯氢在实验室购买起来很容易，但大批量生产非常昂贵。而从最丰富的资源——天然气制成的氢有很多杂质，即使设计最好的燃料电池在这些杂质的影响下也会过早失效。
目前为美国能源部工作的康奈尔大学科学家正在应用纳米技术制造燃料电池。据他们透露，这种燃料电池可以容忍用天然气制成的氢中含有的微量级一氧化碳，从而促进氢燃料电池走向实用化。
多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式，而燃料电池就是比较理想的发电技术。燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等众多学科相关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。
燃料电池与其他动力相比虽然有许多优点，但是也面临成本过大、造价偏高的问题。例如车用质子交换膜燃料电池成本中贵金属催化剂约占40%，质子交换膜约占35%，这两者的造价都很昂贵。另外，燃料电池的启动速度与内燃机引擎还有差距，燃料电池的反应性和稳定性二者存在不可兼得的矛盾。同时燃料电池的碳氢燃料目前还无法直接利用，除甲烷外均须经转化器处理产生纯氢才可以应用。此外，储氢技术的制约和加氢充气站基础建设的不足也极大地制约了燃料电池的推广。
据赛迪顾问认为虽然目前铅酸、镍氢电池在动力电池领域占据主导地位，但由于污染性和续航能力等问题，传统的铅酸、镍氢电池将逐渐被淘汰。随着锂电池技术的不断成熟，制造成本和安全性能的逐渐提高，锂离子电池在未来五到十年内将是动力电池发展的主流方向。
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