相比“水氢”汽车，目前国际上更主流的氢能源汽车是采用燃料电池技术，随车装有高压储气罐，需要到加氢站加氢气。但因为种种原因，这些氢能源车的推广之路并不顺畅。据“2018年住友售车报告”显示，Mirai从2014年12月上市以来至2018年10月，在国内共计销售2400辆，在海外(主要是)销售了3800辆。
研发氢能源汽车的还有本田技研工业公司，该公司2016年3月推出的Clarity Fuel Cell全新燃料电池车面向政府和企业销售，累计在国内销售200辆，海外销售1100辆。此外丰田还接受政府委托，为2020年东京奥运会开发了一款名为SORA的氢能源大巴车和另一款名为Fine-comfort Ride的乘用车。这两款车目前在还没有面向其他企业或者消费者出售。
业内专家认为，当前阻碍氢能源汽车推广的问题主要集中在三方面：成本、基础配套设施和技术成熟度。据介绍，在使用成本上，目前氢能源汽车相比燃油车并没有明显优势，而售价却相当高。例如Mirai售价大约在730万日元(约合46万元人民币)左右，在也属于比较昂贵的汽车。Clarity Fuel Cell的售价也相差无几。北汽集团总经理张夕勇表示，目前从材料购置成本和使用成本来看，氢燃料电池汽车都高于纯电动汽车，更无法和传统燃油汽车竞争。
而氢能源车的相关基础配套设施差距更大。氢气存储相关技术和安全性指标高，导致加氢站的建设成本昂贵，直接困扰全球氢能源车的发展。2018年的数据显示，全球建成的加氢站仅300多座，其中大部分加氢站都集中在日韩、欧洲和北美地区，我国目前投入运营的加氢站仅为13座。
此外，氢能源车的技术也还有待完善。除了车载高压储气罐存在可能泄漏或爆炸的风险外，当前氢燃料电池车使用比黄金更贵的铂作为催化剂，铂还很容易因为混在氢气中的杂质而“中毒”失效。因此氢燃料电池车对氢气的纯度要求非常高，通常无法使用成本较低的化石燃料制氢或工业副产物制氢，只能靠成本最高的水电解制氢法。