所谓燃料电池，如右上图所示，是一种在使氢与氧发生化学反应后直接生电的发电装置。从天然气到生物气体，只要是能够产生氢的物质都可以被利用，同时，它不燃烧，所以几乎没有有害气体的排出。而且，从理论上来说，其能量效率达60%，而如果加上化学反应后所产生的热能的利用，能量效率达到80%以上，高于其他生电系统，这是燃料电池的很大的特点。二十世纪六十年代，燃料电池作为宇宙飞船的电能而开始走向实用化，后来，以石油危机为契机，世界各国开始将燃料电池作为一种取代火力发电的生电系统对其进行各种研究开发。
日本也在1981年启动了一个燃料电池开发的国家级项目，在两个十年计划中进行了有关的研究开发，其结果推动了「磷酸燃料电池」（PAFC＝Phosphoric Acid Fuel Cell）的实用化。在数年前的最盛期，日本全国共有约200台50～200千瓦级的磷酸燃料电池发电机组，今天，也还有数十台机组在工厂和公共设施运转着，共计发电量达一万千瓦。但是，磷酸燃料电池发电的成本每千瓦为40万至50万日元，是燃气轮机发电的一倍，所以，要广泛普及是不太可能的。
在研究开发所着手的各种燃料电池中，近十年来最有进展的，就是「固体高分子膜燃料电池」（PEMFC＝Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell）。这种燃料电池在室温下运转，且输出功率较大，所以，它有望成为家用电源和汽车用电源。2002年末，丰田汽车公司和本田汽车公司分别推出了以高分子膜燃料电池产生的电能为驱动力的电动汽车，即「燃料电池汽车」。内阁府、经济产业省等政府机构已购进七台这种汽车，此外，本田汽车公司还向美国洛杉矶市出口了三台燃料电池汽车。
就本田汽车公司的燃料电池汽车FCX来看，其所使用的固体高分子膜燃料电池的功率为78千瓦，在气压为350的高压罐里装有156升纯氢，从而达到了355公里的持续行驶里程和150公里的最高时速。高效能、高功率的电容器（参阅第六至第七页）取代电池，在启动和加速时进行电力补充，加速性能超出人所预料。不过，这种燃料电池汽车价格昂贵，一辆车高达一亿多日元，同时，氢的补给等设备的配置，还都有待解决。一般的电动汽车在持续行驶里程和加速性能上均存在着局限，而燃料电池汽车则很有希望脱颖成为新一代汽车的佼佼者。
从固体高分子膜燃料电池又派生出另一种生电方式，即「直接甲醇燃料电池」（DMFC＝Direct Methanol Fuel Cell），它是以甲醇取代纯氢为燃料，在装置内除去氢气后进行生电。直接甲醇燃料电池比固体高分子膜燃料电池的危险性要来得小，而且，装置体积能够做到小型化，所以，现在一些大规模的家电厂商主要将其作为笔记本型电脑和手机的电源进行开发。
2003年，东芝公司推出了手掌般大的、用于手机的外接型「直接甲醇燃料电池」，其内盒中25cc的甲醇可以提供的电能，相当于六块一般便携型内存锂电池。用于笔记本型电脑的「直接甲醇燃料电池」将会在2004年进入市场，而手机用「直接甲醇燃料电池」最迟也将在2005年与消费者见面。
无污染电源或燃料电池在生电时，只排出水分，或是水分和微量的二氧化碳，人们一直期望着这种无污染能源能够进入现代生活的所有领域。虽然无污染能源真正普及到家庭生活还需要相当长的一段时间，但它将会首先作为便携电器的电源以及汽车用电源逐步进入我们的生活。