燃料電池可利用的燃料不只是氫，但本文以氫為例介紹其發(fā)電原理和構(gòu)造。

兩邊最外側(cè)是極板（分離器），往里依次是墊片、觸媒電極，插在兩個(gè)觸媒電極中間的是氫離子交換膜。兩側(cè)分離器的作用是向觸媒電極分別供給燃料及氧氣，同時(shí)排出在觸媒電極上生成的水。分離器的材料必須具有導(dǎo)電性，用石墨板及金屬板制作，在板的兩側(cè)開(kāi)有很多溝槽，使燃料、空氣、水在溝槽中流動(dòng)，燃料氫從分離器擴(kuò)散，到達(dá)相對(duì)的觸媒電極。觸媒電極板只有數(shù)十微米厚，板上涂布有炭粉，在炭粉中分散有數(shù)十埃大小粒度的貴金屬鉑粉粒，厚度是0.2～數(shù)mg/cm2。

在金屬鉑粉粒上，氫分子被分離為氫離子和電子，即H2鉑2H++2e，這個(gè)與燃料接觸的電極為燃料極，叫做陽(yáng)極。在陽(yáng)極生成的氫離子可以穿過(guò)氫離子交換膜，氫離子交換膜是數(shù)十微米厚的高分子材料，這個(gè)膜具有只傳導(dǎo)氫離子，不能傳導(dǎo)電子的性質(zhì)。即只允許氫離子透過(guò)，不允許電子透過(guò)。

電極上的電子返流向分離器，傳給外部回路導(dǎo)體，通過(guò)外部回路再轉(zhuǎn)移到另一側(cè)的電極。電子移動(dòng)產(chǎn)生電能，在電子通過(guò)的外部回路中接入電動(dòng)機(jī)，電能就可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電能轉(zhuǎn)換成了動(dòng)能。在此，重要的是氫離子和電子傳遞的是不同的路徑。

氫離子和電子從不同的路徑到達(dá)同一電極，在這個(gè)電極上電子和氫離子與從外部供給的空氣中的氧反應(yīng)生成水，即2H++2e+0.5O2→H2O，這個(gè)進(jìn)行氧化反應(yīng)的電極叫空氣極或陰極。由氧化反應(yīng)產(chǎn)生的能量成為移動(dòng)電子和氫離子的力。