Kuro elementų vandenilinis automobilis veikia sujungdamas vandenilį su deguonimi energijos gamybos procese. Pastaraisiais metais susidomėjimas automobiliais, varomais vandenilio kuro elementais, išaugo, nes kuro elementai yra efektyvesni ir išmeta mažiau išmetamųjų teršalų nei automobiliai, varomi įprastiniais iškastinio kuro varikliais. Plačiai paplitęs kuro elementų vandenilinių automobilių naudojimas taip pat galėtų sumažinti pasaulio priklausomybę nuo iškastinių degalų, tokių kaip benzinas ir dyzelinas, kai tik bus sukurta technologija ir infrastruktūra, padedanti plačiai gaminti, platinti ir naudoti šias transporto priemones.
Nors automobilių maitinimas kuro elementais yra palyginti nauja idėja, patys kuro elementai buvo naudojami dešimtmečius. Buvusi Sovietų Sąjunga ir JAV naudojo kuro elementų technologiją, kad suteiktų daug energijos savo atitinkamų kosminių programų pilotuojamiems erdvėlaiviams nuo pirmųjų kosmoso amžiaus dienų. Kosmoso inžinieriai išsiaiškino, kad baterijų svoris apribojo naudingosios apkrovos, kuri gali būti paleista į kosmosą, kiekį ir taip pat apribojo galimą kosminių misijų trukmę. Kuro elementai ir šiandien suteikia daug energijos pilotuojamiems erdvėlaiviams.
Kuro elementas veikia labai panašiai kaip baterija, nes tai yra uždaras elementas, gaminantis elektros energiją. Kaip ir akumuliatorius, kuro elementų vandenilinio automobilio kuro elementai turi neigiamą pusę, vadinamą anodu, ir teigiamą pusę, vadinamą katodu. Daugelyje kuro elementų tarp anodo ir katodo yra sluoksnis, žinomas kaip elektrolitas.
Vandenilio dujos patenka per elemento anodo pusę ir teka per katalizatorių, o deguonis patenka per katodą. Kai vandenilis teka per katalizatorių, katalizatorius atskiria teigiamus atomus, vadinamus protonais, ir neigiamus atomus, žinomus kaip elektronai. Elektrolito sluoksnis veikia kaip barjeras, leidžiantis tik teigiamai įkrautiems vandenilio atomams tekėti per jį. Elektronams neleidžiama patekti į elektrolito sluoksnį ir laidais nukreipiami aplink barjerą, kur jie rekombinuosis su teigiamai įkrautais atomais ir sukurs vandenį.
Kai elektronai nukreipiami per laidą, jis sukuria elektros srovę ir gamina energiją. Kuro elementų vandeniliu varomame automobilyje transporto priemonės variklis yra maitinamas elektros energija, kurią gamina elektronai, tekantys per grandinę. Kol bus tiekiamas vandenilio dujos, kuro elementų vandenilinio automobilio variklis ir toliau gamins energiją. Vanduo yra vienintelis šalutinis produktas, susidarantis naudojant kuro elementų vandenilinį automobilį, todėl jis yra ekologiškesnė ir tvaresnė alternatyva transporto priemonėse naudojantiems degalams iš naftos.