Топливный элемент — один из классов устройств, преобразующих химическую энергию топлива непосредственно в электричество путем электрохимических реакций. Топливный элемент во многом похож на аккумулятор, но он может поставлять электрическую энергию в течение гораздо более длительного периода времени. Это связано с тем, что топливный элемент постоянно снабжается топливом и воздухом (или кислородом) из внешнего источника, в то время как батарея содержит лишь ограниченное количество горючего материала и окислителя, которые истощаются по мере использования. По этой причине топливные элементы уже несколько десятилетий используются в космических зондах, спутниках и пилотируемых кораблях. Во всем мире тысячи стационарных систем на топливных элементах установлены на электростанциях, в больницах, школах, гостиницах и офисных зданиях как для основного, так и для резервного питания; многие заводы по переработке отходов используют технологию топливных элементов для выработки энергии из газа метана, образующегося при разложении мусора. Многие муниципалитеты в Японии, Европе и США арендуют автомобили на топливных элементах для общественного транспорта и использования обслуживающим персоналом. Персональные автомобили на топливных элементах впервые были проданы в Германии в 2004 году.
Правительство Соединенных Штатов и правительства нескольких штатов, в частности Калифорнии, запустили программы по стимулированию разработки и использования водородных топливных элементов в транспорте и других сферах. Хотя технология доказала свою работоспособность, попытки сделать ее коммерчески конкурентоспособной оказались менее успешными из-за опасений по поводу взрывной силы водорода, относительно низкой плотности энергии водорода и высокой стоимости платиновых катализаторов, используемых для создания электрического тока путем отделения электронов от атомов водорода.
