與電池一樣，燃料電池也是能量轉(zhuǎn)換器——它們利用電化學(xué)反應(yīng)將儲(chǔ)存在燃料源中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。與電量固定的電池不同，燃料電池不需要充電，只要燃料持續(xù)供給，它就會(huì)產(chǎn)生電、水和熱。
燃料電池由兩個(gè)電極和一個(gè)電解質(zhì)膜組成。電極分為負(fù)極和正極，將電解質(zhì)膜夾在中間。這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，將電子從燃料分子中分離出來(lái)，從而產(chǎn)生能量。
燃料電池所使用的燃料通常是氫。氫從一側(cè)被送入正極，而氧從另一側(cè)被送入負(fù)極。在正極，氫燃料分子被分離成質(zhì)子和電子，這些質(zhì)子和電子將以不同的路徑流向負(fù)極。電子通過(guò)電路到達(dá)負(fù)極，并產(chǎn)生電流；質(zhì)子則通過(guò)電解質(zhì)到達(dá)負(fù)極，一旦到達(dá)負(fù)極，氧分子與電子和質(zhì)子反應(yīng)生成水分子。
燃料電池是一種清潔能源，其僅有的副產(chǎn)物是電、熱和水。單用一個(gè)燃料電池只能產(chǎn)生幾瓦的功率；因此，燃料電池可以堆疊在一起，形成一個(gè)燃料電池堆。當(dāng)燃料電池堆疊在一起時(shí)，其輸出功率會(huì)有很大的變化，從幾千瓦到幾兆瓦不等。
燃料電池可以靈活使用多種類型的燃料。雖然氫是最常見(jiàn)的燃料來(lái)源（因此燃料電池俗稱氫燃料電池），但天然氣和氨等富氫燃料也是可行的。
氫：當(dāng)使用可再生電力（如太陽(yáng)能、風(fēng)能和水力發(fā)電）制氫時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)完全零碳排放。氫燃料電池（即以氫為燃料的燃料電池）產(chǎn)生電、熱和水，不會(huì)向空氣中釋放二氧化碳或其他污染物。
天然氣：由于綠氫還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，天然氣目前仍然是最主要的制氫來(lái)源。在這種情況下，燃料電池并非完全無(wú)排放，但其排放量確實(shí)比其他燃料（如石油和煤炭）低得多。
氨：氨在農(nóng)業(yè)中主要用作肥料。近年來(lái)，一些公司致力于開發(fā)綠氨，通過(guò)替代能源驅(qū)動(dòng)水電解制氫產(chǎn)生，這使其成為低碳燃料的另一種選擇。
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