1.燃料電池原理
       燃料電池的發電原理:將電解水產生氫和氧的過程反向操作,並進而產生電、水與熱(圖1); 不會產生對環境有害的物質。另燃料電池的能量轉換效率非常高,以氫氣(H2)為燃料,和氧氣(O2)經電化學反應後透過質子交換膜產生電能,直接將化學能轉變為電能(圖2) ; 不須像傳統內燃機要將煤、燃油、瓦斯等物質的化學能轉變為電能的複雜發電程序(圖3),也不須經過傳統二次電池所需的充放電程序。

(圖1: 燃料電池為水電解的逆反應)

(圖2: 直接甲醇燃料電池,直接將液體燃料由化學能轉變為電能)
(圖3: 傳統內燃機要將燃料經過熱能轉換,再經由機械能轉換成電能)
       簡單的說,就是利用陽極為燃料極,陰極為氧化極,進行氧化還原電化學反應。把原來為二級能源的電能,提升到一級能源。提昇效率,並減少廢氣及噪音的排放,是相當環保的能源來源,尤以氫氣為燃料的燃料電池最為乾淨,完全無污染, 所排放出來的唯一物質就是水。現在按其使用的燃料不同可分成下列幾個類型的設計:
       
2.運作原理
        燃料電池是一種發電裝置,是以持續添加燃料來維持其電力,所需的燃料是「氫」,「氫」燃料可以來自於任何的碳氫化合物:如: 氫氣(H2)、天然氣(CH4)、沼氣(CH4)、甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)等。
       燃料電池的構造是以兩片薄的多孔電極構成陽陰兩極,兩極之間以具有滲透性的薄膜隔離。每片電極的其中一面鍍有觸媒,以鉑為主要成份,氫氣由電池的陽極進入,經觸媒分解為質子(proton)與電子(electron),質子透過薄膜抵達陰極,電子則沿著外電路形成電流流動,提供電能給外部電子元件,作為能量的轉換。氧氣(或空氣)由陰極進入,與來自陽極之氫分解完後透過薄膜抵達的質子與回流的電子發生反應,結合成水與熱。
         簡單說明其電化學反應,首先氫氣通過陽極,因為貴金屬鉑的催化作用釋放2個電子進入電極,並形成氫離子進入電解液中,而空氣中的氧氣通過陰極後獲得2個電子而形成氧離子進入電解液中,並與氫離子結合成水,並釋放熱能。其中從陽極到陰極的電子便形成電流,也就是發電的現象。
3.直接甲醇燃料電池
         直接甲醇燃料電池含有陰陽兩個電極,而兩個電極間則為具有滲透性的薄膜所構成。其電解質為離子交換膜,薄膜的表面則塗有可以加速反應之觸媒。甲醇溶液透過陽極進入燃料電池,氧氣則由陰極進入燃料電池。經由觸媒的作用使得甲醇所含的氫原子 (hydrogen) 裂解成質子(proton)與電子(electron),其中質子被氧吸引到薄膜的另一邊,電子則經由外電路形成電流後到達陰極,與氧(O2)形成水(H2O)。