大気汚染やCO₂による地球温暖化などの環境問題、石油枯渇などのエネルギー問題への対応として水素を燃料とする燃料電池車（FCV）をサステイナブル社会に向けた究極のエコカーと位置付け、1992年から開発している。しかし、コストが高いなどの理由により、他社含め 実証試験段階に留まっていた。そこでFCV普及への最大の課題である低コスト化を「小型高性能化による高価な材料使用量低減」「部品統廃合」「量産部品の流用」と言う3つのアプローチにより実現した。
　世界初の3D ファインメッシュ流路による流路の革新（図1）や電極の革新による高電流密度化、セルの薄型化、スタック締結構造のコンパクト化により世界トップレベルの3.1kW/Lを実現した。また、高圧水素タンクも、フィラメントワインディングの革新（図2）、口金改良により、世界トップレベルの5.7wt.％を実現している。水素循環システムとその制御に加え、セル構造革新による生成水の内部循環促進により加湿器を廃止し、世界初の外部加湿レスシステムを実現した（図3）。さらには、新たに開発した 小型・高効率の大容量FC昇圧コンバータにより、量産HVモーターインバーターの流用と、FCスタックのセル数削減を実現した。
　これら技術などにより、従来に比べ飛躍的に低コスト化したトヨタフューエルセルシステム（TFCS）を開発。セダンタイプのFCV「MIRAI」に搭載し（図4）、世界に先駆けて市販化した。