燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學裝置，又稱電化學發(fā)電器。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉(zhuǎn)換成電能，不受卡諾循環(huán)效應的限制，因此效率高; 另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料；同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。
燃料電池理論上可在接近100%的熱效率下運行，具有很高的經(jīng)濟性。目前實際運行的各種燃料電池，由于種種技術(shù)因素的限制，再考慮整個裝置系統(tǒng)的耗能，總的轉(zhuǎn)換效率多在45%～60%范圍內(nèi)，如考慮排熱利用可達80%以上。此外，燃料電池裝置不含或含有很少的運動部件，工作可靠，較少需要維修，且比傳統(tǒng)發(fā)電機組安靜。另外電化學反應清潔、完全，很少產(chǎn)生有害物質(zhì)。所有這一切都使得燃料電池被視作是一種很有發(fā)展前途的能源動力裝置。
氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極。
氫燃料電池特點
無污染
燃料電池對環(huán)境無污染。它是通過電化學反應，而不是采用燃燒（汽、柴油）或儲能（蓄電池）方式－－最典型的傳統(tǒng)后備電源方案。燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池只會產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的（光伏電池板、風能發(fā)電等），整個循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。
無噪聲
燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝，或是在室外對噪聲有限制的地方。
與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機驅(qū)動汽車在構(gòu)造及動力傳輸?shù)确矫娴牟煌?，為汽車的整體設(shè)計提出了新的要求。傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的發(fā)動機----變速器動力總成在燃料電池汽車中不復存在，取而代之的是燃料電池反應堆、蓄電池、氫氣罐、電動機、DC /DC 轉(zhuǎn)化器等設(shè)備。而制動系統(tǒng)和懸架也相應變化。因此，根據(jù)燃料電池汽車自身特點，在設(shè)計時，應作相應的變化和改進。
燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：
1、零排放或近似零排放。
2、減少了機油泄漏帶來的水污染。
3、降低了溫室氣體的排放。
4、提高了燃油經(jīng)濟性。
5、提高了發(fā)動機燃燒效率。
6、運行平穩(wěn)、無噪聲。
燃料電池的反應結(jié)果將會產(chǎn)生極度少的二氧化碳和氮氧化物，這類化學反應除了電能外的副產(chǎn)品主要產(chǎn)生水，因此燃料電池汽車被稱為綠色的新型環(huán)保汽車。
燃料電池其原理是一種電化學裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進行反應。原則上只要反應物不斷輸入，反應產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池
氫-氧燃料電池反應原理這個反應是電解水的逆過程。電極應為： 負極：H2 +2OH-→2H2O +2e-
正極：1/2O2+H2O+2e-→2OH-
質(zhì)子交換膜燃料電池主要應用氫氣作為原料，將氧化劑中的化學能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電裝置。它的發(fā)電原理與普通的化學電池發(fā)電原理基本相同：都是利用正負極板上的電子的移動完成燃料的氧化還原反應。氧化過程發(fā)生在正極也就是陽極，還原過程發(fā)生在負極也就是陰極。相對于內(nèi)燃機而言質(zhì)子交換膜燃料電池，它的工作特點是直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能，因此效率更高。又因為它是以氫氣為燃料，最后作用的產(chǎn)生物是水，沒有生成任何有害氣體釋放到空氣中，是我們所需要的環(huán)保新能源。并且它的輸出功率更高，無需充電。正是因為它具有這么突出的優(yōu)點，所以燃料電池技術(shù)被認為是21 世紀首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)，被世界認為是最有發(fā)展前途的新能源。
燃料電池的原理
目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率主要受限于電池陰極緩慢的氧反應的動力學過程。在燃料電池中，鉑(Pt)是最優(yōu)的陰極氧還原反應催化劑，但其儲量少、價格昂貴，是導致燃料電池生產(chǎn)成本較高的主要原因；而且鉑作為催化劑的化學穩(wěn)定性較弱，催化耐久性不足。
相比于鉑，鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)等3d過渡金屬材料在地球的儲量豐富，價格便宜，并且具有高催化活性的潛力，研究人員認為這類3d過渡金屬材料的活性，替代昂貴的貴金屬催化劑。
催化劑會不會損耗？
理論上來說，在理想情況下，催化劑的性能是不會變的，但實際情況并非如此，不然的話，鉑基催化劑到時候還可以回收利用，比如打個戒指什么的，這是玩笑話。在實際應用中，鉑基催化劑由于自身會流失、中毒等因素，催化效率會下降，比如一開始可能是99%，用過一段時間，催化效率就可能下降到50%，因此，它的使用壽命是有限的。
