Принципът на работа на водородните горивни клетки е по същество обратната реакция на електролизираната вода. Още през 1830 г. чуждестранни учени осъзнават обратната реакция на електролизирана вода и генериране на електрически ток. В миналото горивните клетки са били използвани главно в специални области като космическата индустрия. През последното десетилетие, с нарастващата осведоменост за глобалната защита на околната среда, намаляването на потреблението на енергия и устойчивото развитие, горивните клетки започнаха да получават внимание и развитие.
Работният процес на водородна горивна клетка е технология, която комбинира водород с кислород във въздуха, за да образува вода H2O и освобождава електрическа енергия. Характеризира се с ниска работна температура и бърза скорост на стартиране. Особено подходящ е за използване като захранваща батерия.
Стъпка 1: Водородът достига до анода през тръба или въздуховодна плоча. Под действието на анодния катализатор водородните молекули се йонизират в положително заредени водородни йони (протони) и освобождават отрицателно заредени електрони.
Стъпка 2: Водородните йони преминават през електролита (протонообменна мембрана) към катода, а електроните преминават през външната верига към катода. Електроните образуват ток във външната верига и чрез подходящи връзки електрическата енергия може да бъде изведена към товара.
Стъпка 3: В другия край на батерията кислородът (въздухът) достига до катода през тръбата или въздуховодната плоча. Под действието на катодния катализатор, кислородът реагира с водородни йони и електрони, за да генерира вода.
Има много видове горивни клетки и разликата между тях е в електролита. Водородната горивна клетка се състои от биполярна плоча (анод, катод) и протонообменна мембрана. Водородното гориво се окислява на анода, окислителят се редуцира на катода, а протонообменната мембрана служи като електролит. И двата полюса съдържат катализатори, които ускоряват електрохимичните реакции на електродите.