燃料电池是一种原电池，借助于电化学过程，其内部燃料的化学能直接转换为电能。燃料和氧化剂持续且独立地供给电池的两个电极，并在电极处进行反应。电解液必须用以将离子从一个电极传导至另一个电极，如图3-5所示。燃料供给阳极或正极，在该电极处，依靠催化剂，电子从燃料中释放。在两电极间电位差作用下，电子经外电路流向阴极或负极，在阴极处，正离子和氧结合，产生反应物或废气。燃料电池中的化学反应类似于蓄电池中的化学反应。

图3-5　燃料电池的基本运作过程

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与电池相似，燃料电池是一种通过化学反应产生电能的电化学装置。电池和燃料电池最大的区别是后者只要为燃料电池提供燃料就能源源不断地产生电能，而前者的电能是从存储在储能装置的化学能中产生的，并且需要频繁充电。

燃料电池的基本结构（图3-5）与电池类似，包括阳极和阴极。提供给燃料电池的燃料分别为氢和氧。燃料电池的原理与电解水的原理相反，即氢气和氧气相结合产生电，同时生成水。提供给燃料电池的氢燃料，每个分子上有两个氢原子，以化学键H2的形式存在。氢分子上有两个单独的核，每个核上有一个质子，两个质子共享两个电子。燃料电池在氢分子分解的过程中产生电能。