Die kleinste Untereinheit einer Brennstoffzelleneinheit, die einzelne Zelle, besteht aus einer Elektrolytmembran, einer negativen und einer positiven Elektrode sowie zwei Separatoren. Jede einzelne Zelle erzeugt nur eine geringe Spannung von einem Volt oder weniger. Doch die zum Betrieb eines Fahrzeugs erforderliche hohe Leistung lässt sich realisieren, indem man mehrere Hundert einzelner Zellen für eine Gesamtspannung im Reihe schaltet. Gemeinsam werden diese Zellen fachsprachlich als Brennstoffzelleneinheit (fuel cell stack) bezeichnet.
In einer Brennstoffzelle wird Elektrizität aus der chemischen Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen. Der Wasserstoff wird zur negativen Elektrode geleitet und dort auf einem Katalysator aktiviert, wobei Elektronen freigesetzt werden. Diese Elektronen aus dem Wasserstoff wandern von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode. Es entsteht ein elektrischer Strom. Die Wasserstoffatome haben sich durch die Abgabe der Elektronen in Wasserstoffionen verwandelt, die jetzt durch die Polymer-Elektrolytmembran zur negativen Seite wandern. An der negativen Elektrode reagieren dann Sauerstoff, Wasserstoffionen und Elektronen chemisch zu Wasser.
Mehr Informationen zu Arbeitsweise und Aufbau einer Brennstoffzelle bietet dieser Beitrag.
