עקרונות בסיסיים ופיתוח תאי דלק
תא דלק הוא מכשיר להמרת אנרגיה. זה מבוסס על עיקרון האלקטרוכימיה, כלומר עיקרון העבודה של סוללה ראשונית. האנרגיה הכימית המאוחסנת בדלק ובחומר החמצון מומרת איזותרמית לאנרגיה חשמלית, והתהליך בפועל הוא תגובת redox. תא הדלק מורכב בעיקר מארבעה חלקים, כלומר אנודה, קתודה, אלקטרוליט ומעגל חיצוני. גז הדלק והגז המחמצן מובאים בהתאמה מהאנודה והקתודה של תא הדלק. גז הדלק פולט אלקטרונים על האנודה, והאלקטרונים מועברים אל הקתודה דרך מעגל חיצוני ומשולבים עם הגז המחמצן ליצירת יונים. תחת פעולת שדה חשמלי, היונים נודדים לאנודה דרך האלקטרוליט, מגיבים עם גז הדלק, יוצרים לולאה ומייצרים זרם חשמלי. במקביל, תא הדלק מייצר כמות מסוימת של חום כתוצאה מתגובה אלקטרוכימית משלו והתנגדות פנימית של הסוללה. הקתודות של הסוללה, בנוסף להולכת אלקטרונים, משמשות גם כזרז לתגובת הרדוקס. כאשר הדלק הוא פחמימני, האנודה נדרשת לפעילות קטליטית גבוהה יותר. האנודות והקתודות בדרך כלל נקבוביות על מנת להקל על מעבר של גזי תגובה ופריקת מוצרים. האלקטרוליט מתפקד להעברת יונים והפרדת גז הדלק והגז המחמצן. על מנת לחסום את ערבובם של שני הגזים, נגרם הקצר הפנימי של הסוללה, והאלקטרוליט הוא לרוב מבנה צפוף.