Avtomobil na vodik z gorivnimi celicami deluje tako, da združuje vodik s kisikom v procesu, ki proizvaja energijo. Zanimanje za avtomobile, ki jih poganjajo vodikove gorivne celice, se je v zadnjih letih povečalo, ker so gorivne celice učinkovitejše in ustvarjajo manj emisij izpušnih plinov kot avtomobili, ki jih poganjajo običajni motorji na fosilna goriva. Široka uporaba vodikovih avtomobilov z gorivnimi celicami bi lahko potencialno zmanjšala odvisnost sveta od fosilnih goriv, kot sta bencin in dizel, ko obstajata tehnologija in infrastruktura, ki podpirata široko proizvodnjo, distribucijo in uporabo teh vozil.
Medtem ko je napajanje avtomobilov z gorivnimi celicami relativno nova ideja, so same gorivne celice v uporabi že desetletja. Nekdanja Sovjetska zveza in Združene države so uporabljale tehnologijo gorivnih celic, da bi zagotovile velik del moči za vesoljska plovila s posadko svojih vesoljskih programov od prvih dni vesoljske dobe. Vesoljski inženirji so odkrili, da teža baterij omejuje količino koristnega tovora, ki bi ga lahko izstrelili v vesolje, in tudi omejila možno dolžino vesoljskih misij. Gorivne celice še vedno zagotavljajo velik del moči za vesoljska plovila s posadko.
Gorivna celica deluje zelo podobno kot baterija, saj je zaprta celica, ki proizvaja električno energijo. Tako kot baterija imajo gorivne celice na vodikovem avtomobilu z gorivnimi celicami negativno stran, znano kot anoda, in pozitivno stran, znano kot katoda. V mnogih gorivnih celicah je med anodo in katodo plast, znana kot elektrolit.
Vodikov plin vstopi skozi anodno stran celice in teče skozi katalizator, kisik pa skozi katodo. Ko vodik teče skozi katalizator, katalizator loči pozitivne atome, znane kot protoni, in negativne atome, znane kot elektroni, v vodiku. Plast elektrolita deluje kot pregrada, ki omogoča, da skozi njo tečejo le pozitivno nabiti atomi vodika. Elektronom se prepreči vstop v plast elektrolita in se prek žic preusmerijo okoli pregrade, kjer se bodo ponovno združili s pozitivno nabitimi atomi in ustvarili vodo.
Ko so elektroni usmerjeni skozi žico, ta ustvari električni tok, ki proizvaja energijo. V avtomobilu z vodikovimi gorivnimi celicami motor vozila poganja električna energija, ki jo proizvajajo elektroni, ki tečejo skozi vezje. Dokler obstaja zaloga vodikovega plina, bo motor v avtomobilu z vodikovimi celicami še naprej proizvajal moč. Voda je edini stranski produkt, ki nastane kot posledica delovanja avtomobila z vodikovimi gorivnimi celicami, zaradi česar je okolju prijaznejša in trajnostnejša alternativa uporabi goriv na osnovi nafte v vozilih.