Princíp činnosti vodíkových palivových článkov je v podstate reverzná reakcia elektrolyzovanej vody. Už v 30. rokoch 19. storočia si zahraniční vedci uvedomili opačnú reakciu elektrolyzovanej vody a generovaného elektrického prúdu. V minulosti sa palivové články používali najmä v špeciálnych oblastiach, ako je letecký priemysel. V poslednom desaťročí, s rastúcim povedomím o globálnej ochrane životného prostredia, znižovaní spotreby energie a trvalo udržateľnom rozvoji, sa palivovým článkom začala venovať pozornosť a vývoj.
Pracovný proces vodíkového palivového článku je technológia, ktorá spája vodík s kyslíkom vo vzduchu za vzniku vody H2O a uvoľňuje elektrickú energiu. Vyznačuje sa nízkou prevádzkovou teplotou a rýchlym nábehom. Je vhodný najmä na použitie ako napájací akumulátor.
Krok 1: Vodík sa dostane k anóde cez potrubie alebo vodiacu dosku vzduchu. Pôsobením anódového katalyzátora sa molekuly vodíka ionizujú na kladne nabité vodíkové ióny (protóny) a uvoľňujú záporne nabité elektróny.
Krok 2: Vodíkové ióny prechádzajú cez elektrolyt (membránu na výmenu protónov) ku katóde a elektróny prechádzajú vonkajším obvodom ku katóde. Elektróny tvoria prúd vo vonkajšom obvode a prostredníctvom vhodných spojení môže byť elektrická energia dodávaná do záťaže.
Krok 3: Na druhom konci batérie sa kyslík (vzduch) dostane ku katóde cez potrubie alebo vodiacu dosku vzduchu. Pod pôsobením katódového katalyzátora kyslík reaguje s vodíkovými iónmi a elektrónmi za vzniku vody.
Existuje mnoho typov palivových článkov a rozdiel medzi nimi je elektrolyt. Vodíkový palivový článok pozostáva z bipolárnej platne (anóda, katóda) a membrány na výmenu protónov. Vodíkové palivo sa oxiduje na anóde, oxidant sa redukuje na katóde a protónová výmenná membrána slúži ako elektrolyt. Oba póly obsahujú katalyzátory, ktoré urýchľujú elektrochemické reakcie na elektródach.