In einer Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff miteinander - jedoch nicht explosionsförmig, wie im Chemieunterricht vorgeführt (Knallgasexperiment), sondern kontrolliert als sogenannte kalte Verbrennung. Dadurch wird direkt aus dem Energieträger Wasserstoff Strom erzeugt - ohne den Umweg Verbrennung, Turbine, Generator. Die Zelle besteht aus zwei voneinander getrennten Elektroden: der positiv geladenen Kathode und der negativ geladenen Anode. Als Trennschicht kann eine Membran oder eine Ionen leitende Flüssigkeit (Elektrolyt) dienen. An der Anode wird der Wasserstoff eingespeist, wo er in Wasserstoff-Ionen (Protonen) und Elektronen aufgespalten wird. Die Elektronen fließen zur Kathode und sind als Strom nutzbar. Die Protonen wandern durch die Zelle zur Kathode und treffen dort auf den Sauerstoff. Mit ihm reagieren sie zu Wasser. Dabei entstehen Strom und Wärme.