Pokroková technológia od Toyoty je postavená na storočnom postupe reverznej elektrolýzy vody. Palivové články Toyota využívajú najhojnejšie zastúpený prvok v celom vesmíre: vodík, ktorý sa zlučuje s kyslíkom získavaným zo vzduchu. Touto jednoduchou chemickou reakciou sa vyrába elektrina poháňajúca vozidlo, pričom jediné emisie predstavuje čistá voda.
Palivové články majú veľmi jednoduchú konštrukciu: sú zložené z dvoch elektród a polymérovej elektrolytickej membrány. Polopriepustná membrána umožňuje iba prelínanie protónov, pričom katióny vodíka prúdia ku katóde, kde reagujú s aniónmi kyslíka. Elektróny z anódy sú presmerované do vonkajšieho elektrického obvodu, čím vzniká prúd potrebný na pohon vozidla. Palivové články sú bezúdržbové a nepodliehajú opotrebovaniu.
Palivový článok pozostáva z dvoch elektród a membrány, cez ktorú prenikajú iba kladne nabité molekuly vodíka. Protóny vodíka sa zlučovaním s atómami kyslíka menia na vodu. Elektróny sú presmerované do elektrického obvodu, čím vzniká prúd na pohon vozidla.
Vodíkové automobily na rozdiel od hybridov nepoužívajú spaľovací motor. Zostava palivových článkov produkuje všetku elektrinu potrebnú na pohon automobilu, pričom čerpá vodík z trojice zásobníkov zabudovaných pod podlahou vozidla. Toyota Mirai vo svojich zásobníkoch preváža celkovo 5,6 kg paliva. Na porovnanie – hmotnosť batérie elektromobilu s podobným výkonom činí 700 kg.