Grundläggande principer och utveckling av bränsleceller
En bränslecell är en energiomvandlingsenhet. Det är baserat på principen om elektrokemi, det vill säga arbetsprincipen för ett primärt batteri. Den kemiska energin som lagras i bränslet och oxidanten omvandlas isotermiskt till elektrisk energi, och själva processen är en redoxreaktion. Bränslecellen består huvudsakligen av fyra delar, nämligen en anod, en katod, en elektrolyt och en extern krets. Bränslegasen och den oxiderande gasen införs respektive från anoden och katoden i bränslecellen. Bränslegasen avger elektroner på anoden, och elektronerna leds till katoden genom en extern krets och kombineras med den oxiderande gasen för att generera joner. Under verkan av ett elektriskt fält, migrerar jonerna till anoden genom elektrolyten, reagerar med bränslgas, bildar en slinga och alstrar en elektrisk ström. Samtidigt genererar bränslecellen en viss mängd värme på grund av sin egen elektrokemiska reaktion och batteriets inre motstånd. Batteriets katoder fungerar, förutom att leda elektroner, också som en katalysator för redoxreaktionen. När bränslet är ett kolväte krävs att anoden har en högre katalytisk aktivitet. Anoderna och katoderna är vanligtvis porösa för att underlätta passagen av reaktionsgaser och produktutsläpp. Elektrolyten fungerar för att överföra joner och separera bränslegasen och den oxiderande gasen. För att blockera blandningen av de två gaserna orsakas batteriets inre kortslutning, och elektrolyten är vanligtvis en tät struktur.