與火箭不同，氫燃料電池通過氫氧燃燒的劇烈反應產生動能，通過催化裝置釋放氫氣中的吉布斯自由能。吉布斯自由能是涉及熵和傅立葉理論的電化學能量。氫燃料電池的工作原理是氫氣通過電池陽極的催化劑(鉑)分解成氫離子(質子)和電子。其中氫離子穿過質子交換膜到達陰極，氧反應變成水和熱，相應的電子通過外電路從陽極流向陰極產生電能。
現在質子交換膜燃料電池技術主要應用在氫燃料電池汽車上。氫燃料電池汽車的系統組成通常涵蓋燃料電池堆和儲氫罐，以及汽車動力電池和燃料電池DC升壓轉換器、功率控制單元和動力電機。目前技術先進的燃料電池堆功率密度為3.0kW/L，需要配合DC升壓變換器和汽車動力電池使用。那麽電壓可以適應650伏的高電壓來驅動汽車動力馬達。同時，類似於汽車動力電池的電池管理系統BMS，燃料電池也需要精確的監控管理系統FCMS，通過放電狀態快速調整與反應相關的參數。儲存氫氣，通常使用70Mpa的高壓液氫儲罐。