水素などの燃料の燃焼エネルギーを電気エネルギーに変える装置。燃料を電子を放出する陰極活物とし、酸素を電子を受け取る陽極活物として、（燃料－電解質－酸素）という電池構造をつくり、電気エネルギーを取り出す装置であり、燃料と酸素を供給し続ければ発電機として使用できる。燃焼のエネルギーを直接電気エネルギーに変換するので効率がよく、軽量でもある。大出力をつくることは難しいが、電池の運転によって発生するのは水であり、環境汚染の心配がない。燃料電池は低温（300℃以下）で運転される低温燃料電池（cooler FC）、高温で運転される高温燃料電池（high-temperature FC）に分類される。低温燃料電池の例として、宇宙船で利用された水素燃料電池（水素―アルカリ電解質―酸素 hydrogen fuel cell）がある。水素の代わりにアンモニア、ヒドラジン（N₂H₄）、メタノールを燃料とした電池や、電解質に固体高分子、超強酸、リン酸を用いた電池も開発されている。このうち低公害車に使われる可能性が高いのは、固体高分子の電解質を用いて、そこに触媒と電極を兼ねた白金を蒸着させ、水素の貯蔵と供給を行うための炭素シートを合わせた膜・電極接合体形のものである。この小型化のためのカーボンの開発や、発電量を大きくするための新しい触媒の開発が進行している。携帯電話やパソコン用の電源としても、この種の燃料電池が有望視されている。一方、高温燃料電池には溶融炭酸塩燃料電池（MCFC ; molten carbonate FC）、固体酸化物電解質燃料電池（SOFC ; solid oxide FC）があり、大規模電力源用として実用化の段階に入った。

図「燃料電池の発電原理と構造」