연료전지 시스템은 연료로 사용하는 수소와 대기 중 산소의 전기화학 반응을 통해 전기 에너지를 발전하는 장치다. 연료극에 공급된 수소는 수소 이온과 전자로 분리된다. 이후 수소 이온은 전해질층을 통해 공기극으로, 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동한다. 이 과정에서 전자는 전기 에너지를 발생하고, 공기극에서 만난 수소 이온과 산소 이온은 물과 열을 생산한다. 물을 전기 분해하면 전극에서 수소와 산소가 발생하는 전기 분해의 역반응을 이용한 것이다. 연료전지 시스템은 연료극과 전해질층, 공기극으로 구성된 셀, 셀을 적층한 스택으로 이뤄진 전기 생산기기, 전기적 및 기계적 주변기기로 구성된다. 또한 전해질에 따라 고분자 전해질형(PEMFC), 인산형(PAFC), 용융 탄산염형(MCFC), 고체 산화물형(SOFC) 등으로 구분된다.