Én részletesebben a protonáteresztő membrános (PEM) tüzelőanyag celláról (5. ábra) fogok írni, angol nevén „Proton Exchange Membrane” .

5. ábra

A PEM tüzelőanyag cella felépítése

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/recomend/public/prez_tuzeloanyagcellakutatas_inverz_TDK.pdfm, 2009.11.22.)

A működését a legkönnyebben a következő ábrákon keresztül lehet megérteni (6-13. ábra).

A hidrogén elindul az anód felé, az oxigén a katód felé. Az anód és a katód egy nagyon porózus réteg, hogy a gáz minél jobban elnyelődjön, azaz, hogy minél nagyobb felületen érintkezzen a gázzal. Ez a porózus felület az egyik fő oka, hogy a gyakorlatban is használható ez az elem. Az anód és a katód mellett közvetlenül helyezkedik el a katalizátor, a platina. A platina szintén porózus az előző okok miatt. Legbelül helyezkedik el a protonáteresztő réteg.

A 6. ábrán láthatjuk, ahogy a H₂ elindul az anód felé.

6. ábra

A PEM tüzelőanyag cella működése

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

A következő képen (7. ábra) látható, ahogy a két hidrogén atom leadja a két elektronját a katalizátor hatására és az elektronok elindulnak a fogyasztó felé, a protonok pedig a katód felé, miközben elindult egy oxigén atom az anód felé (8. ábra).

7. ábra

Hidrogén atomok elektron leadása

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

8. ábra

A szétvált hidrogén atom

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

Ahhoz, hogy a lámpa világítson az kell, hogy a proton és elektron időben és térben szétváljon egymástól, ezért van szükség a PEM rétegre. Azért jó az oxigén és hidrogén páros, mivel a hidrogén összesen 1 elektronnal rendelkezik, de mivel H₂ formában létezik, így két elektront ad le. Az oxigénnek összesen 8 elektronja van és a legkülső elektronhéján csak 6 darab van. Mivel stabilitásra törekszenek ezért az oxigén szívesen felveszi azt a két elektront, mivel az általános iskolából tudjuk, hogy a második elektronhéjon összesen 8 elektron lehet és ekkor a legstabilabb az elem. De a két hidrogén proton is szeretne stabil lenni, szeretné visszakapni a két elektronját, ezt úgy tudják csak megoldani, ha közösködik az oxigénnel. Vagyis 2 elektront közösen fognak használni, ez biztosítja számukra a kötést, amit hivatalosan kovalens kötésnek nevezünk. A két hidrogénből és egy oxigénből pedig nem lesz más, mint a víz és egy kis hő is keletkezik. De a legfontosabb a számunkra, hogy az a két elektron áthaladt a fogyasztón, vagyis jelen esetben a lámpa világítani fog. Ezt a folyamatot figyelhetjük meg a következő ábrákon (9-13. ábra).

9. ábra

Az elektronok meghajtják a fogyasztót

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

10. ábra

Az oxigén, hidrogén ionok és az elektronok

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

11. ábra

Az egyesülés előtti pillanat

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

12. ábra

Létrejött a H₂O

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

13. ábra

A víz eltávozik és a folyamat kezdődik elölről

(forrás: Internet: http://www.fuelcell.hu/fuelcells.php, 2009.11.22.)

Most már tudjuk, hogy hogyan is működik egy ilyen eszköz. Láthatjuk, hogy a megalkotásához milyen problémákat kellett leküzdeni.