燃料电池（FuelCell）是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接、连续地转变为电能的发电装置。燃料电池主要由阳极、阴极、电解质和外部电路等组成，图1是组成燃料电池的基本单元的示意图。其单体电池是由两个电极以及电解质组成，阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应，两极之间是电解质。燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。
以质子交换膜燃料电池为例，燃料电池的工作原理如下：
（1）氢气通过管道或导气板到达阳极；
（2）在阳极催化剂的作用下，1个氢分子解离为2个氢质子，并释放出2个电子，阳极反应为：
H2→2H++2ｅ
（3）在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极；
（4）在阴极催化剂的作用下，氧和氢离子与电子发生反应生成水，阴极反应为：
1/2O2+2H++2ｅ→H2O
总的化学反应如下：
H2+1/2O2＝H2O＋电能＋热量
