燃料電池主要由三部分組成，電極、電解質和外部電路。

燃料電池的電極是燃料發生氧化反應與氧化劑發生還原反應的電化學反應場所，主要包括陽極和陰極，厚度一般為200－500mm，其結構與一般電池的平板電極不同為多孔結構，目的是提高燃料電池的實際工作電流密度。

電解質起傳遞離子和分離燃料氣、氧化氣的作用。為阻擋兩種氣體混合導致電池內短路,電解質通常為致密結構。

外部電路一般有雙極板構成，雙極板具有收集電流、分隔氧化劑與還原劑、疏導反應氣體等作用，其性能主要取決于其材料特性、流場設計及其加工技術。

常用的燃料電池按其電解質不同，可以分為質子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、磷酸燃料電池（PAFC）和堿性燃料電池（AFC）。

燃料電池與鋰電池全方位對比

能量密度

能量密度（Energydensity）是指在一定的空間或質量物質中儲存能量的大小。電池的能量密度是電池平均單位體積或質量所釋放出的電能。

電池的能量密度又分為單體電芯的能量密度和電池系統的能量密度，電池系統的能量密度低于單體電芯。

鋰電池系統屬于封閉系統，由于受制于鋰元素特性，已目前在鋰電池中能量密度最高的三元鋰電池為例，其單體能量密度也僅為1.08MJ/kg（電池包系統衰減20%）。

未來如果要提升鋰電池的能量密度，需依靠全固態電池技術的突破，但其能量密度上限也不高。

功率密度

功率密度是動力電池最大輸出功率與電池系統質量或體積的比值。

鋰電池系統如果提高其輸出功率使其能夠高功率放電，一般解決辦法是增加電池數量，這樣同時會加大整個電池系統的重量，即使Tesla采用了目前能量密度最好的三元電池，其電池組件重量都接近半噸。

因此鋰電池系統高功率放電與高續航里程無法兼容，功率密度提升有限。

安全性

無論搭載鋰電池的純電動車還是搭載燃料電池的汽車，只要是汽車那么安全性就是最重要的指標。

鋰電池作為封閉的能量體系，從原理上高能量密度和安全性就很難兼容，如果單純追求高能量密度，那么整個鋰電池系統就相當于炸彈。

因此現在主流工藝路線中，能量密度低的磷酸鐵鋰安全性較好，電池溫度達到500~600度時才開始分解，基本不需要太多的保護輔助設備。

Telsa采用的三元電池能量密度雖高，但不耐高溫，250~350度就會分解，安全性差。