หลักการพื้นฐานและการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง
เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงาน มันขึ้นอยู่กับหลักการของไฟฟ้าเคมีนั่นคือหลักการทำงานของแบตเตอรี่หลัก พลังงานเคมีที่เก็บอยู่ในเชื้อเพลิงและสารออกซิแดนท์จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าและกระบวนการจริงคือปฏิกิริยารีดอกซ์ เซลล์เชื้อเพลิงนั้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ส่วนคือแอโนดแคโทดอิเล็กโทรไลต์และวงจรภายนอก ก๊าซเชื้อเพลิงและก๊าซออกซิไดซ์จะถูกนำมาใช้ตามลำดับจากขั้วบวกและแคโทดของเซลล์เชื้อเพลิง ก๊าซเชื้อเพลิงจะปล่อยอิเล็กตรอนบนขั้วบวกและอิเล็กตรอนจะถูกส่งไปยังแคโทดผ่านวงจรภายนอกและรวมกับก๊าซออกซิไดซ์เพื่อสร้างไอออน ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าไอออนจะย้ายไปยังขั้วบวกผ่านอิเล็กโทรไลต์ทำปฏิกิริยากับก๊าซเชื้อเพลิงก่อตัวเป็นวงและสร้างกระแสไฟฟ้า ในเวลาเดียวกันเซลล์เชื้อเพลิงสร้างความร้อนจำนวนหนึ่งเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าของตัวเองและความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ แคโทดของแบตเตอรี่นอกเหนือจากการทำอิเลคตรอนยังทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ เมื่อเชื้อเพลิงเป็นไฮโดรคาร์บอนจำเป็นต้องใช้แอโนดเพื่อเร่งปฏิกิริยาที่สูงขึ้น โดยทั่วไปแล้วแอโนดและแคโทดจะเป็นรูพรุนเพื่ออำนวยความสะดวกในการส่งผ่านปฏิกิริยาของแก๊สและการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์ อิเล็กโทรไลต์ทำหน้าที่ถ่ายโอนไอออนและแยกก๊าซเชื้อเพลิงและแก๊สออกซิไดซ์ เพื่อป้องกันการผสมของก๊าซทั้งสองทำให้เกิดการลัดวงจรภายในของแบตเตอรี่และอิเล็กโทรไลต์มักจะมีโครงสร้างที่หนาแน่น