上面对于燃料电池的介绍都是偏向常识性的，那么燃料电池的真正面目是什么样的呢？它的工作原理是什么样的？那么下面就提供一个燃料电池的秘笈，对燃料电池的工作原理进行物理化学的揭示。如果看过本书第三篇：燃料电池强大基因的揭秘，那么对于本秘笈的理解会很有帮助。上过初中化学的同学应该可以看懂，而如果小学的同学能看懂，那肯定是神童小天才了！

首先，让我们先了解一下燃料电池的能量来源。顾名思义，燃料电池的能量来自燃料和氧气的反应。燃料电池的燃料有很多种，其中最常见的是氢气。而只有氢气燃料还不够，还需要氧化剂，最常见的氧化剂是我们空气中的氧气。如果直接把氢气在氧气中燃烧，能量的释放方式是这样的，如图所示。这样只能产生火焰和热量，而不能直接产生电。所以，氢气的能量的确是释放了，但是是通过热能的形式释放的，而没有电力的产生。那么怎么样才能最直接得到电能呢？

图 1. 氢气燃烧的火焰。

那就用到燃料电池了。那么燃料电池的原理是什么样子的呢？只要大家稍微耐心一点，花10分钟肯定能懂。首先要告诉大家的是，燃料电池的反应可以分解成4个步骤，如图所示。下面将分别解释（这里需要一点耐心，一步一步看懂）：

第一步，氢气分子在白金催化剂的作用下分解为电子和氢离子，如图最左侧所示。这一步很重要，有了自由流动的电子就有了电能，使氢气的能量释放出来了。

第二步，电子沿着电线被传递出来，经过电灯、汽车等，这时候电灯就亮了，电车也可以开动了。直观上，我们看到氢气的能量就变成电能了。这是我们看到的外部现象，而电池的内部发生了什么呢？

第三步，氢离子通过质子交换膜从负极传递到正极。质子交换膜是一种神奇的材料，它能允许氢离子的通过。为了减小电池的内阻，通常使用非常薄的膜，它的厚度比人的头发丝还小。

第四步，传递过来的电子和质子，再加上氧气分子，最后生成了水。至此，氢气和氧气通过电化学的曲折反应，生成了产物——水，同时直接发了电，供给电灯、手机、汽车等。

如果再专业一点，可以用电化学的反应式来表示：

H₂ – 2e^- è 2H⁺  

(1/2)O₂ + 2H⁺ + 2e^- è H₂O

综合反应式为：

H₂+(1/2)O₂è H₂O

图 2. 燃料电池的原理示意图。