La célula de combustible, dispositivo en el que se convierte la energía de una reacción química directamente en energía eléctrica. A diferencia de una batería, una pila de combustible no se agota, sino que funciona siempre que el combustible y un oxidante se suministran continuamente desde fuera de la célula. Varias compañías están desarrollando celdas de combustible que esperan reemplazar motores convencionales de combustión interna de los automóviles durante las próximas décadas.
Una pila de combustible consiste en un ánodo, el extremo negativo de un circuito eléctrico, y un cátodo, el extremo positivo de un circuito eléctrico, separados por un electrolito. Los electrólitos son sustancias que permiten que los iones (partículas formadas cuando un átomo neutro o ganancias molécula o pierde uno o más electrones) pasa a través de ellos. El combustible fluye hacia el ánodo, y un oxidante fluye hacia el cátodo. La reacción química entre el combustible y el oxidante produce una corriente eléctrica. Diversos combustibles pueden ser utilizados, pero la investigación y el desarrollo en los últimos años se ha centrado en las células de combustible de hidrógeno.
En una célula de combustible de hidrógeno, el hidrógeno se suministra al ánodo de la celda de combustible, y un oxidante, normalmente el oxígeno presente en el aire, se suministra al cátodo. La célula de combustible despoja electrones de los átomos de hidrógeno. Estos electrones se mueven desde el ánodo a través del circuito eléctrico para el cátodo, creando una corriente eléctrica que puede ser aprovechada para proporcionar energía. Los átomos de hidrógeno deficientes en electrones mientras tanto pasan a través del electrolito hacia el cátodo. los electrones que pasan a través del circuito se recombinan con los átomos de hidrógeno deficientes en electrones. El oxígeno (del aire) reacciona con este hidrógeno reformado, produciendo agua. El agua producida en el cátodo tiene que ser eliminado continuamente para evitar la inundación de la célula.
Las células de combustible de hidrógeno son una gran promesa como motores de automóviles poco contaminantes si ciertas dificultades se pueden superar. El agua, el único producto de desecho de una célula de combustible de hidrógeno-oxígeno, es no contaminante y puede ser utilizado para enfriar el motor. El oxígeno que las células necesitan es fácilmente disponible en el aire. Hidrógeno, sin embargo, no es tan fácilmente disponible, y no hay ningún sistema de suministro existente para transmitir hidrógeno a todos los lugares la gente lo necesita para impulsar sus coches. Además, el hidrógeno puro no es suficientemente abundante para suministrar energía a todos los coches en la carretera hoy en día. En su lugar, el hidrógeno tendría que ser extraído de otras sustancias, un proceso que requiere energía. Esta energía posiblemente podría ser proporcionada por contaminante y de los recursos de energía sostenible, como la eólica o la energía solar.