Az üzemanyagcellák alapelvei és fejlesztése
Az üzemanyagcella egy energiaátalakító eszköz. Az elektrokémia elvén, azaz az elsődleges akkumulátor működési elvén alapul. Az üzemanyagban és az oxidálószerben tárolt kémiai energiát izotermikusan villamos energiává alakítják, és a tényleges folyamat redox reakció. Az üzemanyagcella főleg négy részből áll, nevezetesen egy anódból, katódból, elektrolitból és egy külső áramkörből. A tüzelőanyag-gázt és az oxidálógázt az üzemanyagcella anódjából és katódjából vezetik be. Az üzemanyaggáz elektronokat bocsát ki az anódon, és az elektronokat egy külső áramkörön keresztül vezetik a katódhoz, és az oxidáló gázzal kombinálva ionokat generálnak. Elektromos mező hatására az ionok az elektroliton keresztül az anódra vándorolnak, reagálnak az üzemanyag-gázzal, hurkot képeznek és elektromos áramot generálnak. Ugyanakkor az üzemanyagcella bizonyos mennyiségű hőt termel saját elektrokémiai reakciója és az akkumulátor belső ellenállása miatt. Az akkumulátor katódjai az elektronvezetésen kívül a redox reakció katalizátoraként is működnek. Ha az üzemanyag szénhidrogén, akkor az anódnak nagyobb katalitikus aktivitással kell rendelkeznie. Az anódok és katódok általában porózusak, hogy megkönnyítsék a reakciógázok áthaladását és a termék kisülését. Az elektrolit ionok átvitelére, az üzemanyag és az oxidáló gáz elválasztására szolgál. A két gáz keveredésének megakadályozása érdekében az akkumulátor belső rövidzárlatot okoz, és az elektrolit általában sűrű.