一、什么是燃料电池
燃料电池（Fuel Cell）,是一种将燃料的化学能转换为电能的发电装置。由电极、电解质、燃料和氧化剂组成。
燃料可以是氢气（H₂）、甲烷（CH4）、甲醇（CH3OH）等，氧化剂一般为氧气或者空气，电解质可为酸碱溶液（硫酸、硝酸、氢氧化钠等）、熔融盐（na2CO3苏打、K2CO3碳酸钾）、固体聚合物、固体氧化物等。燃料电池不能通过充电的方法“储电”，只能通过保证燃料和氧化剂的供给，方能连续不断地生产电能。
图4-2 燃料电池结构原理
二、燃料电池的发电原理
如上图4-2所示，燃料电池含有正负两极，两个电极之间，是由具有渗透性的薄膜构成。氢气由燃料电池的阳极进入，氧气（或空气）则由阴极进入燃料电池。经过催化剂的作用，使得阳极的氢分子分解为两个质子两个电子，其中质子被氧“吸引”到薄膜的另一边，电子则经由外电路形成电流后，到达阴极，同时质子、氧、电子在阴极催化剂的作用下，发生反应生成水。
其反应机理是将燃料电池中的化学能不经过燃烧直接转化为电能，即通过电化学反应将化学能转化为电能，通过氢氧的化学反应生成水并且释放电能，其实质是电解水的逆过程。
图4-3燃料电池的发电原理
燃料电池的核心部分是燃料（阳极）电解质、氧化剂（阴极），其发电原理如图4-3所示。燃料电池工作时，向阳极供给燃料（氢），向阴极供给氧化剂（氧气），在其内部发生电化学反应。
（1）阳极进行氧化反应
进入阳极的氢（燃料）在催化剂的作用下分解为氢离子H+和电子e-，在H+进入电解质中，其电化学反应为
H2---->2H+和2e-
(2)阴极进行氧化反应
在阴极，进行的氧气（氧化剂）进行还原反应，氧与电解质中的氢离子吸收抵达阴极的电子而生成水。这正是水的电解反应的逆过程，其电化学反应为
1/2O2和2H+与2e------->H2O
（3）外电路电子运行形成电流
当在正、负极之间连接外电路后，电子就沿着电路移向正极，形成电流，向连接在外部电路中的负载提供电能。
燃料电池的总反应为2H2+O2---->2H2O
三、目前燃料电池遇到的困境
目前燃料电池还有很多问题急需解决，如氢燃料电池在氢燃料制取、存储及携带方面以及非氢燃料电池的重整系统效率、体积、质量大小以及反应速度等方面的技术还需进一步提升。
四、燃料电池与蓄电池的区别
（1）燃料电磁通过电化学反应转换为电能的活性物质不在其内部，而是在其外部输入。
（2）燃料电池放电过程所消耗的活性物质无需通过充电来还原，只需要向电池内部不断地输入燃料以及氧化剂，并将电化学反应产物及时排出即可持续体电能。
（3）燃料电池本体只决定电池的输出功率，而燃料电池能量大小则取决于外部可输入的燃料和氧化剂。因此，燃料电池的比能量可以很高，而续驶里程主要取决于燃料的储备容量。
（4）燃料电池的内部结构和系统的控制比较复杂，尤其是放电控制不如普通化学电池方便。