W kilku słowach, ogniwo paliwowe jest urządzeniem elektrochemicznym które wytwarza elektryczność i ciepło (zwaną ogólnie energią użyteczną) poprzez reakcję chemiczną wodoru z tlenem. Dodatkowym produktem jest woda w postaci pary.

Ogniwo zbudowane jest z dwóch elektrod: katody i anody.

Dodatkowym składnikiem jest elektrolit który odseparowuje elektrody. Występuje on zarówno w formie płynnej jak i stałej. Elektrolit umożliwia przepływ kationów, natomiast uniemożliwia przepływ elektronów.

Jak więc powstaje prąd elektryczny, woda i ciepło? W ogniwie zachodzi reakcja chemiczna rozszczepienia wodoru na proton i elektron na anodzie, po czym, połączeniu substratów tej reakcji na katodzie.

Procesowi elektrochemicznemu towarzyszy przepływ elektronu od anody do katody z pominięciem nieprzepuszczalnej membrany. Paliwo natomiast jest ciągle dostarczane do elektrod czyli wodór dostarczany jest do anody a tlen lub powietrze do katody.

Teoretycznie rzecz biorąc, ogniwo paliwowe nie powinno ulegać rozładowaniu. Czemu więc należy je ładować? Mają na to wpływ materiały użyte do budowy ogniwa.

Ich zużywanie lub niesprawność prowadzą do zmniejszania się wydajności ogniwa. Dlatego też w chwili obecnej w głównej mierze wszelkie przeprowadzane badania mają na celu udoskonalenie materiałów używanych do budowy ogniw paliwowych. Ważną kwestią Tych badań jest również możliwie jak największe obniżenie kosztów produkcji. Efekty są już widoczne. Można zauważyć zwiększenie wydajności np. baterii w telefonach komórkowych czy też laptopach.

Ogniwa paliwowe mają jednak swoje ograniczenia, bowiem sprawność ogniwa zależna jest od pobieranej mocy. Sprawa przedstawia się analogicznie czyli im moc pobierana z ogniwa jest większa tym niższa jest wydajność ogniwa. Dodatkowo jeśli ogniwo pracuje z wydajnością 50% to drugie 50% zamieniane jest na energię cieplną. Na dzień dzisiejszy, produkowane obecnie ogniwa paliwowe działają z wydajnością około 40%.