Grunnleggende prinsipper og utvikling av brenselceller
En brenselcelle er en energikonverteringsenhet. Det er basert på prinsippet om elektrokjemi, det vil si arbeidsprinsippet for et primærbatteri. Den kjemiske energien som er lagret i drivstoffet og oksidanten omdannes isotermisk til elektrisk energi, og selve prosessen er en redoksreaksjon. Brenselcellen består hovedsakelig av fire deler, nemlig en anode, en katode, en elektrolytt og en ekstern krets. Drivstoffgassen og den oksiderende gassen føres henholdsvis fra anoden og katoden til brenselcellen. Brenselgassen avgir elektroner på anoden, og elektronene føres til katoden gjennom en ekstern krets og kombineres med oksiderende gass for å generere ioner. Under virkningen av et elektrisk felt vandrer ionene til anoden gjennom elektrolytten, reagerer med drivstoffgassen, danner en sløyfe og genererer en elektrisk strøm. På samme tid genererer brenselcellen en viss mengde varme på grunn av sin egen elektrokjemiske reaksjon og batteriets indre motstand. Katodene til batteriet, i tillegg til å lede elektroner, fungerer også som en katalysator for redoksreaksjonen. Når drivstoffet er et hydrokarbon, er det anoden som kreves for å ha en høyere katalytisk aktivitet. Anodene og katodene er vanligvis porøse for å lette passasjen av reaksjonsgasser og produktutslipp. Elektrolytten fungerer for å overføre ioner og skille brennstoffgass og oksiderende gass. For å blokkere blandingen av de to gassene forårsakes batteriets indre kortslutning, og elektrolytten er vanligvis en tett struktur.