1. Waterstofgastoevoer:Waterstofgas wordt aan de anode (negatieve elektrode) van de brandstofcel toegevoerd.
2. Zuurstofgastoevoer:Zuurstofgas wordt aan de kathode (positieve elektrode) van de brandstofcel toegevoerd.
3. Waterstofionenuitwisseling:Aan de anode worden waterstofmoleculen (H2) gesplitst in waterstofionen (H+) en elektronen (e-). De waterstofionen passeren het elektrolytmembraan, terwijl de elektronen door een extern circuit worden geleid, waardoor een elektrische stroom ontstaat.
4. Zuurstofreductie:Bij de kathode accepteren zuurstofmoleculen (O2) elektronen van het externe circuit en combineren ze met waterstofionen (H+) uit de elektrolyt om water (H2O) te vormen.
5. Elektrolyt:Het elektrolytmembraan in de brandstofcel laat waterstofionen door terwijl het vermengen van waterstof- en zuurstofgassen wordt voorkomen. Enkele veel voorkomende elektrolytmaterialen zijn protonenuitwisselingsmembranen (PEM) of alkalische elektrolyten.
6. Elektrisch circuit:De elektronen die bij de anode worden geproduceerd, reizen door het externe circuit en genereren een elektrische stroom. Deze stroom kan verschillende apparaten van stroom voorzien of in batterijen worden opgeslagen voor later gebruik.
7. Waterproductie:Als bijproduct van de reactie worden watermoleculen geproduceerd aan de kathode. Het water kan veilig worden vrijgegeven als zuivere waterdamp of worden opgevangen voor ander gebruik.
Over het geheel genomen kan de chemische reactie in een waterstof-zuurstofbrandstofcel als volgt worden samengevat:
2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (l) + elektrische energie
Waterstof-zuurstofbrandstofcellen zijn zeer efficiënt in het omzetten van chemische energie in elektrische energie, met rendementen tot wel 60%. Ze zijn ook milieuvriendelijk, ze stoten alleen water uit als bijproduct, en worden beschouwd als een veelbelovende technologie voor toepassingen op het gebied van schone energie, zoals het aandrijven van voertuigen, het opwekken van elektriciteit en het leveren van back-upstroomsystemen.
