Die Brennstoffzelle ist ein Energiewandler. In ihr wird mittels Luftsauerstoff und Wasserstoff elektrische Energie erzeugt. Solange beide Stoffe zusammengebracht werden, produziert sie kontinuierlich Strom. Dieser fließt direkt zum Elektromotor, der das Auto antreibt. Die Brennstoffzelle arbeitet dabei mit einem gut doppelt so hohen Wirkungsgrad wie ein Benzinmotor – und besteht aus einer Elektrolytmembran, einer negativen und einer positiven Elektrode sowie zwei Separatoren. Jede Zelle liefert nur eine geringe Spannung von einem Volt oder weniger. Daher werden mehrere Hundert Zellen für eine hohe Gesamtspannung in Reihe geschaltet und bilden zusammen den „Fuel Cell Stack“.

Um Strom zu erzeugen, wird in der Brennstoffzelle der Wasserstoff zur negativen Elektrode (Anode) geleitet. Dadurch werden Elektronen freigesetzt. Diese Elektronen wandern durch die Elektrolytmembran zur positiven Elektrode (Kathode). An Emissionen entsteht lediglich harmloser Wasserdampf. Wird der Wasserstoff mittels regenerativer Energie (Wind, Sonne, Wasserkraft) hergestellt, fährt ein Brennstoffzellen-Fahrzeug sogar komplett klimaneutral.

Die Brennstoffzelle kommt schon seit Jahren in Autos, Lastern, Bussen, aber auch Zügen, Schiffen und sämtlichen Arten von Baumaschinen zum Einsatz. Toyota nimmt beim Thema Brennstoffzelle eine Vorreiterrolle ein. So ist seit 2015 die Brennstoffzellen-Limousine Mirai in Deutschland auf dem Markt und in den USA fährt eine Schwerlast-Lkw-Testflotte mit Wasserstoff. In den japanischen Werken hat Toyota viele seiner Gabelstapler mit der neuen Technologie ausgerüstet – und in Tokio sind bereits dutzende Brennstoffzellen-Busse unterwegs.