Eine Brennstoffzelle ist ähnlich aufgebaut wie eine Batterie: Sie besteht aus zwei Elektroden, einer positiv geladenen Anode und einer negativ geladenen Kathode. Zwischen Anode und Kathode befindet sich ein Elektrolyt, der die beiden voneinander trennt und für den Transport der Ione zuständig ist.
Eine mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle funktioniert zum Beispiel folgendermaßen: Über einen Reformator wird Wasserstoff aus Erdgas, Methan oder Methanol gewonnen und auf der Seite der Anode in die Brennstoffzelle geleitet. Hier oxidiert der Wasserstoff und spaltet sich in Elektronen und Protonen auf. Die Protonen fließen durch den Elektrolyten zur Seite der Kathode. Dort entsteht dadurch ein Mangel an Elektronen. Diese fließen dann über einen äußeren Kreislauf zur Kathode und es fließt Strom. Aufgrund der Zuführung von Sauerstoff entsteht an der Kathode zudem Wasser. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle erzeugt somit Strom, Wasser und Wärmeenergie und operiert vollkommen klimaneutral.