燃料电池十分复杂,涉及化学热力学､电化学､电催化､材料科学､电力系统及自动控制等学科的有关理论,具有发电效率高､环境污染少等优点｡

为了利用煤或者石油这样的燃料来发电,必须先燃烧煤或者石油｡它们燃烧时产生的能量可以对水加热而使之变成蒸汽,蒸汽则可以用来使涡轮发电机在磁场中旋转,这样就产生了电流｡换句话说,我们是把燃料的化学能转变为热能,然后把热能转换为电能｡在这种双转换的过程中,许多原来的化学能浪费掉了｡

然而,燃料非常便宜,虽有这种浪费,也不妨碍生产大量的电力,而无须昂贵的费用｡还有可能把化学能直接转换为电能,而无须先转换为热能｡为此,必须使用电池｡这种电池由一种或多种化学溶液组成,其中插入两根称为电极的金属棒,每一电极上都进行特殊的化学反应,电子不是被释出就是被吸收｡一个电极上的电势比另一个电极上的高,因此如果这两个电极用一根导线连接起来,电子就会通过导线从一个电极流向另一个电极｡这样的电子流就是电流,只要电池中进行化学反应,这种电流就会继续下去｡手电筒的电池是这种电池的一个例子｡在某些情况下,当一个电池用完了以后,人们迫使电流返回流入这个电池,电池内会反过来发生化学反应,因此电池能够储存化学能,并用于再次产生电流｡汽车里的蓄电池就是这种可逆电池的一个例子｡在一个电池里,浪费的化学能要少得多,因为其中只通过一个步骤就将化学能转变为电能｡然而,电池中的化学物质都是非常昂贵的｡锌用来制造手电筒的电池,如果试图使用足够的锌或类似的金属来为整个城市准备电力,那么一天就要花成本费数十亿美元｡