Nguyên tắc cơ bản và phát triển pin nhiên liệu
Pin nhiên liệu là một thiết bị chuyển đổi năng lượng. Nó dựa trên nguyên tắc điện hóa, nghĩa là nguyên lý làm việc của pin chính. Năng lượng hóa học được lưu trữ trong nhiên liệu và chất oxy hóa được chuyển hóa nhiệt thành năng lượng điện, và quá trình thực tế là một phản ứng oxy hóa khử. Pin nhiên liệu chủ yếu bao gồm bốn phần, đó là cực dương, cực âm, chất điện phân và mạch ngoài. Khí nhiên liệu và khí oxy hóa lần lượt được đưa vào từ cực dương và cực âm của pin nhiên liệu. Khí nhiên liệu phát ra các electron trên cực dương, và các electron được dẫn đến cực âm thông qua một mạch ngoài và kết hợp với khí oxy hóa để tạo ra các ion. Dưới tác dụng của điện trường, các ion di chuyển đến cực dương thông qua chất điện phân, phản ứng với khí nhiên liệu, tạo thành một vòng lặp và tạo ra một dòng điện. Đồng thời, pin nhiên liệu tạo ra một lượng nhiệt nhất định do phản ứng điện hóa của chính nó và điện trở bên trong của pin. Các catốt của pin, ngoài việc dẫn điện tử, còn đóng vai trò là chất xúc tác cho phản ứng oxi hóa khử. Khi nhiên liệu là hydrocarbon, cực dương được yêu cầu phải có hoạt tính xúc tác cao hơn. Cực dương và cực âm thường xốp để tạo điều kiện cho khí đi qua và phản ứng thải sản phẩm. Chất điện phân có chức năng chuyển các ion và tách khí nhiên liệu và khí oxy hóa. Để ngăn chặn sự pha trộn của hai khí, ngắn mạch bên trong của pin được gây ra, và chất điện phân thường là một cấu trúc dày đặc.