燃料电池是一种在等温条件下，不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料和氧气中的化学能转化为电能的发电装置，具有高效、无污染、无噪声、可靠性高、模块化、对负载变化快速响应等显著优点，被誉为21世纪的主要能源之一，是继火电、水电、核电之后的第四代发电方式。只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断地发电。氢是燃料电池的最佳燃料，而燃料电池也正是氢能转换为电能的最佳转换装置，其理论转化效率为83%（25℃），实际工作转换效率在45%～60%，比内燃机效率（20%～40%）高 。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有工作温度低、无污染、无腐蚀、比功率大、启动迅速等优点，已经成为能源领域研究的热点之一。20世纪60年代，美国率先将PEMFC用于双子星座航天飞行；1980年以后，PEMFC的研究逐渐被一些有实力的国家列为战略性的课题，其开发与应用取得了突破性的进展 。

各种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其操作温度（约80℃）低，功率密度高，启动快，对负载变化响应快，在最近几年备受关注。其中氢/空气质子交换膜燃料电池尤为适用于轻型汽车动力和建筑物电源。托马斯最近的一项研究中就燃料电池和一般储能电池作为汽车动力进行了比较，发现运行里程大于160公里（100英里）时，燃料电池从质量、体积、成本、温室气体减排、加油时间、能源效率（使用天然气和生物质能制氢为燃料）和生命周期都优于一般的锂电池。质子交换膜燃料电池还可以使用甲醇直接作为原料，即直接甲醇燃料电池。直接甲醇燃料电池是便携式电源的首选之一。但是其功率密度低，Pt含量高，不适于作为汽车动力电源 。