燃料电池是通过氢与氧反应产生水来发电的电池。
燃料电池作为氢利用的基本手段，具有帮助减少碳使用的潜力，从而有助于实现备受讨论的未来氢社会。
氢能源的主要优势是清洁：其使用不会产生二氧化碳排放。
氢可以以二次能源的形式储存，具有很高的能源效率，并且可用于产生热量或电力。尽管生产氢需要能量，但有效利用可重复使用能源、未充分利用的能源或过剩电力资源的潜力表明，燃料电池可能会加速向未来低碳社会的过渡。
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在燃料电池中，构成燃料的氢从外部供给，通过使该氢与大气中的氧发生电化学反应而获得的电能以电力的形式被提取。
原则上，燃料电池通过逆转水电解的过程来发电。当氢原子与燃料电极（负电极）接触时，它们释放电子并变成氢离子。释放的电子流向空气电极（正极），产生电流。同时，在燃料电极处产生的氢离子继续通过电解质，通过与氧气结合形成水而在空气电极处回收电子。
燃料电池中产生电能的部分称为电池堆。
该堆栈由多个单元组成，一个层叠在另一个上面；每个电池都包含一个为氢气和氧气提供流动路径的隔板以及一个由催化剂层、电解质层、气体扩散层和密封结构组成的膜电极组件（MEA）。
燃料电池可分为四类，根据所用电解质的类型，每类电池在发电效率和工作温度等方面都有其特征。
燃料电池的应用可分为两类：汽车和固定式。
政府和私营部门目前正在积极推行促进采用燃料电池的举措，而今天可能被证明是决定燃料电池能否在未来获得广泛普及的决定性时刻。
燃料电池的主要汽车应用是燃料电池电动汽车（FCEVs）和工业车辆，例如公共汽车、卡车和叉车。
总的来说，仍有许多挑战需要解决，包括高成本和加氢站等基础设施投资的需要，目前正在评估FCEVs的实际效用。相比之下，基于燃料电池的叉车和类似车辆已经开始得到广泛采用。
事实上，由于叉车仅在工厂或仓库的有限空间区域内运行，因此它们只需要很少的基础设施投资；此外，FCEVs只需几分钟即可充满足够的氢气，可运行数小时，与传统车辆相比，提高了运行效率。
除了叉车之外，燃料电池还被考虑用于火车、轮船和大型商用车辆，例如在固定点之间行驶的公共汽车或卡车。
固定式燃料电池可以作为分布式电源或备用发电机安装在家庭、工厂、商店、数据中心和其他设施中，并有望在各种环境中提供电力。
在日本，住宅燃料电池领先于商业和工业燃料电池，迄今为止已使用超过 300,000 台。事实上，日本在推动固定式燃料电池的普及方面远远领先于其他国家。对未来的期望不仅包括进一步降低成本，还包括通过使用燃料电池与可再生能源工厂的发电循环相结合来稳定电网的实际测试。
如上所述，燃料电池使用氢气和氧气来发电。
出于这个原因，燃料电池堆通常被各种外围组件包围，包括管道、管道、连接器和工具，例如氢循环泵和将大量空气输送到堆的压缩机。
由于过量离子的存在可能会阻碍电子传输并产生故障风险，因此这些外围组件必须由具有低离子洗脱特性的材料制成。
另一个要求是材料在高温下耐水解，以避免由于发电副产品产生的水和热而导致的水解或热降解相关问题。
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