燃料電池（FuelCell）是一種將燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接、連續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。燃料電池主要由陽極、陰極、電解質(zhì)和外部電路等組成，圖1是組成燃料電池的基本單元的示意圖。其單體電池是由兩個電極以及電解質(zhì)組成，陽極為氫電極，陰極為氧電極。通常，陽極和陰極上都含有一定量的催化劑，用來加速電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，兩極之間是電解質(zhì)。燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。


以質(zhì)子交換膜燃料電池為例，燃料電池的工作原理如下：

（1）氫氣通過管道或?qū)獍宓竭_陽極；

（2）在陽極催化劑的作用下，1個氫分子解離為2個氫質(zhì)子，并釋放出2個電子，陽極反應(yīng)為：

H2→2H++2ｅ

（3）在電池的另一端，氧氣（或空氣）通過管道或?qū)獍宓竭_陰極，同時，氫離子穿過電解質(zhì)到達陰極，電子通過外電路也到達陰極；

（4）在陰極催化劑的作用下，氧和氫離子與電子發(fā)生反應(yīng)生成水，陰極反應(yīng)為：

1/2O2+2H++2ｅ→H2O

總的化學(xué)反應(yīng)如下：

H2+1/2O2＝H2O＋電能＋熱量