理論上，能燃燒產(chǎn)生能量的物質(zhì)基本都能用做燃料電池的燃料；在漫長的實驗和可行性研究中，大致以下物質(zhì)是人們心目中理想能用做燃料電池的燃料：有氫氣（H2）、甲醇（CH3OH）、汽油和其他類型的碳氫化合物。燃料電池的工作原理如圖所示；下面就常見的幾種物質(zhì)，進行簡單的敘述：

1.氫氣（H2）

氫氣（H2）是燃料電池最佳燃料，直接使用氫可以使燃料電池輔助系統(tǒng)大大簡化，效率提高，排放為零。但目前氫的制取工藝較復雜，成本也較高，如果利用以鹽為原料制取氯堿時所產(chǎn)生的氫氣，可以降低費用。

2.甲醇（CH3OH）

甲醇是燃料電池的一種主要燃料，最常采用和最廉價的是用天然氣作為原料來生產(chǎn)甲醇。天然氣的儲存、保管、充加、攜帶和運輸都很不方便，將其轉化為液體甲醇后，儲存、保管、充加、攜帶和運輸就要比氫氣方便多了。甲醇的能量密度（Wh/L）較大，高純度的甲醇具有單一的成分，可以在較低的溫度條件下進行重整，使重整工藝簡化，從而簡化燃料處理的工藝和設備。但在輕型和微型FCEV上，由于目前重整系統(tǒng)設備體積和質(zhì)量都很大，顯著地降低了采用燃料電池地可行性。

3.汽油

汽油作為汽車地燃料已有100多年歷史，但作為內(nèi)燃機汽車地燃料，汽油熱量轉換為汽車驅(qū)動力的效率僅為11％左右。如果將汽油重整為氫氣供燃料電池作為燃料，再經(jīng)過傳動系統(tǒng)驅(qū)動FCEV，汽油熱量轉換為汽車驅(qū)動力的效率可以達到34％左右，幾乎超過三倍。

4.其他種類的燃料

除常用的氫和甲醇燃料外，美國賓西法尼亞大學再試驗用甲醇以外的碳氫化合物（甲烷等）作為燃料電池的燃料，但它們在化學反應過程中容易在鎳正極上產(chǎn)生積碳和一些聚合物。經(jīng)過改用銅和陶瓷混合物燒結的正極后有效地解決了正極上產(chǎn)生積碳和一些聚合物的問題，使得甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等碳氫化合物為燃料電池的最佳燃料之一。

福特汽車公司也正在試驗用汽油、柴油經(jīng)過重整轉化為氫后作為燃料電池的燃料。國際燃料電池公司與日本東芝（Toshiba）公司共同研發(fā)以汽油為燃料的燃料電池，同時還參加美國能源部50kW的IFC和PEMFC的汽油燃料電池系統(tǒng)的研究和開發(fā)。