Princip fungování vodíkových palivových článků je v podstatě reverzní reakce elektrolyzované vody. Již ve 30. letech 19. století si zahraniční vědci uvědomili obrácenou reakci elektrolyzované vody a generovaného elektrického proudu. V minulosti se palivové články používaly hlavně ve speciálních oborech, jako je letectví a kosmonautika. V posledním desetiletí, s rostoucím povědomím o globální ochraně životního prostředí, snižování spotřeby energie a udržitelném rozvoji, se palivovým článkům začala věnovat pozornost a vývoj.
Pracovní proces vodíkového palivového článku je technologie, která kombinuje vodík s kyslíkem ve vzduchu za vzniku vody H2O a uvolňuje elektrickou energii. Vyznačuje se nízkou provozní teplotou a rychlým náběhem. Je vhodný zejména pro použití jako napájecí baterie.
Krok 1: Vodík se dostane k anodě potrubím nebo deskou vedení vzduchu. Působením anodového katalyzátoru se molekuly vodíku ionizují na kladně nabité vodíkové ionty (protony) a uvolňují záporně nabité elektrony.
Krok 2: Vodíkové ionty procházejí elektrolytem (protonovou výměnnou membránou) ke katodě a elektrony procházejí vnějším obvodem ke katodě. Elektrony tvoří proud ve vnějším obvodu a prostřednictvím vhodných spojení může být elektrická energie dodávána do zátěže.
Krok 3: Na druhém konci baterie se kyslík (vzduch) dostává ke katodě potrubím nebo vodicí deskou vzduchu. Při působení katodového katalyzátoru kyslík reaguje s vodíkovými ionty a elektrony za vzniku vody.
Existuje mnoho typů palivových článků a rozdíl mezi nimi je elektrolyt. Vodíkový palivový článek se skládá z bipolární desky (anoda, katoda) a membrány pro výměnu protonů. Vodíkové palivo se oxiduje na anodě, okysličovadlo se redukuje na katodě a jako elektrolyt slouží membrána pro výměnu protonů. Oba póly obsahují katalyzátory, které urychlují elektrochemické reakce na elektrodách.