水素エネルギー分野における電池技術は、燃料としての水素を利用し、酸素ガスとの化学反応を通じて電気エネルギーを生成する燃料電池技術が中心となる。燃料電池はセル単位で構成され、各セルはアノード（負極）、カソード（正極）、これらを隔てる電解液または高分子電解質膜から成り立つ。アノード側で水素が還元反応により電子とプロトンに分離され、電子は外部回路を流れることで電気を供給し、プロトンは電解質膜を透過してカソード側へ移動する。カソード側では酸素が還元されて水と水蒸気が生成される。この反応には触媒層が配置され、主に金属粉末やナノ粒子の形態で活物質が処理、熱処理やエッチングを経て効率的な反応を促進する構造となっている。スタックは複数のセルを積み重ねた構造で、集電体や金属板を用いて電気的接続がなされ、フレームやハウジングが機械的安定性を提供する。電解質膜はポリマーを主体にスルホン酸基を含む高分子電解質で構成され、イオン交換容量や透過係数の管理が重要となる。さらに、燃料供給にはボンベやタンクが使用され、燃料の貯蔵および流路システムで循環が管理される。燃料電池の実用化には排出物の管理や検出技術、コントローラによる運転制御も重要な技術群に含まれる。これらに加えて、携帯向けには薄型かつ軽量化が図られ、車両やモーター駆動システムとの連携も技術領域に含まれている。
