Aufbau und Funktion einer Brennstoffzelle
In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff und Sauerstoff miteinander zu Wasser – wie bei der Knallgasreaktion aus dem Chemieunterricht. Anders als bei diesem Experiment läuft die Reaktion in der Brennstoffzelle jedoch kontrolliert ab. Beide Gase sind durch einen so genannten Elektrolyten voneinander getrennt und tauschen nur über einen elektrischen Leiter Elektronen aus. Dieser Elektronenfluss macht die Brennstoffzelle zur Stromquelle. Genutzt wird jedoch auch die entstehende Wärme. Als Reaktionsprodukt entsteht reines Wasser, was die Brennstoffzelle so umweltfreundlich macht.

Erläuterung der Grafik
An der mit Katalysatoren beschichteten Anode teilen sich die Wasserstoffmoleküle in ihre zwei Wasserstoffatome auf. Jedes Atom gibt ein Elektron ab, das über einen elektrischen Leiter zur Kathode wandert. Es fließt ein elektrischer Strom, der sich nutzen lässt. Zurück bleiben positiv geladene Wasserstoffionen (H+). Auf der Kathodenseite teilen sich Sauerstoffmoleküle unter Einfluss von Katalysatoren in ihre zwei Sauerstoffatome auf. Diese nehmen dann jeweils zwei Elektronen auf, wodurch negativ geladene Sauerstoffionen entstehen. Die Wasserstoffionen (H+) wandern von der Anodenseite durch den Elektrolyten auf die Kathodenseite. Dort vereinigen sie sich mit den negativ geladenen Sauerstoffionen (O2-) zu Wasser.

Ähnliches Funktionsprinzip bei allen sechs Brennstoffzellentypen
Dieses Grundprinzip der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff gilt für alle Brennstoffzellen gleichermaßen. Die Umsetzung sieht jedoch für die verschiedenen Typen sehr unterschiedlich aus. In Abhängigkeit von dem verwendeten Elektrolyten werden unterschiedliche Ionen ausgetauscht. Statt des reinen Sauerstoffs wird häufig einfach nur Luft verwendet. Neben Wasserstoff können Methanol, Erdgas oder Benzin als Brennstoffe eingesetzt werden. Das Erdgas oder Benzin muss dazu jedoch in einem so genannten Reformer in Wasserstoff und Kohlendioxid umgewandelt werden.