연료전지 자동차(Fuel Cell Vehicle, FCV)는 연료전지를 통해 생성된 전기에너지를 동력원으로 사용하여 모터로 구동되는 자동차를 의미한다. 일반적으로 수소를 연료로 사용하는 수소 연료전지 자동차(Hydrogen Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)가 대표적이다.
연료전지 자동차는 수소 탱크에서 공급된 수소와 외부 공기에서 흡입한 산소를 연료전지 스택 내에서 화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. 이 과정에서 발생하는 전기가 전기 모터를 작동시켜 차량을 움직이게 하며, 부산물로는 열과 물(수증기)만이 배출된다. 내연기관 자동차와 달리 화석 연료를 연소시키지 않으므로 주행 중 이산화탄소나 질소산화물 등 유해 물질을 배출하지 않는 특징이 있다.
주요 구성 요소로는 수소를 고압으로 저장하는 수소 저장 탱크, 산소와 수소를 반응시켜 전기를 만드는 연료전지 스택, 생성된 전기를 구동력으로 전환하는 전기 모터, 그리고 제동 시 발생하는 에너지를 저장하거나 가속 시 보조 전력을 공급하는 고전압 배터리 등이 있다.
연료전지 자동차는 순수 전기차(BEV)와 비교했을 때 충전 시간이 상대적으로 짧고, 1회 충전 시 주행 거리가 길다는 장점이 있다. 또한 주행 중 공기 중의 미세먼지를 걸러내는 공기 정화 기능을 수행하기도 한다. 그러나 수소 충전소와 같은 기반 시설 구축 비용이 높고, 수소의 생산, 운송, 저장 과정에서 발생하는 비용 및 에너지 효율성 등이 주요 과제로 남아 있다. 현재 세계 주요 자동차 제조사들에 의해 상용화 모델이 출시되어 운행되고 있다.
