上圖是一個氫氣發電的示意圖。圖中左側是氫氣入口，氫氣首先到達氣體分布層，然后進入催化劑層，經過催化層進入質子交換膜。質子交換膜是電子阻隔層，即質子可以通過，而電子通不過。因此電子需要繞道而行，從而形成電流——即發電。
發電后的電子回到質子交換膜的右側，在催化劑的作用下，與通過交換膜的質子重新結合成為氫氣，同時空氣經右側進入，空氣中的氧氣與氫氣結合形成水，其他空氣仍然回到大氣中去，這就是氫氣發電的過程。其過程沒有燃燒，沒有污染，該過程不斷循環，形成我們所需要的氫能電。
陽極：2H2 → 4H+ + 4e-
陰極：O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
整體：2H2 + O2 → 2H2O + 能量
氫燃料電池特點
◆ 能量密度高，氫氣140MJ/Kg，汽油44MJ/Kg
◆ 環保性，排放物是純水，可直接飲用；
◆ 續駛里程長，續駛里程決定于安裝的氣瓶容量；
◆ 不受基礎設施約束，加氫站與傳統燃油車加油站建設相當
◆ 快速加氫（3~5分鐘）
◆ 安全性，比傳統燃油車更安全
◆ 體積小，重量輕——與鋰電池比較；
◆ 高可靠性，設計壽命高于傳統內燃機。