Pin nhiên liệu là một thiết bị điện hóa mà trong đó biến đổi hóa năng thành điện năng nhờ quá trình oxy hóa nhiên liệu, nhiên liệu thường dùng ở đây là khí H2 và khí O2 hoặc không khí. Quá trình biến đổi năng lượng trong pin nhiên liệu là trực tiếp từ hóa năng sang điện năng theo phản ứng hóa học: H2 + O2 = H2O + Dòng điện, có nhờ các chất xúc tác, thường là các màng platin nguyên chất hoặc hỗn hợp platin, hoặc các chất điện phân như kiềm, muối cacbonat, oxi rắn,…[25], [27].
Các loại pin nhiên liệu đều cùng chung một nguyên tắc được mô tả dựa vào tế bào nhiên liệu PME (Proton exchange membrane - tế bào nhiên liệu màng trao đổi bằng proton). Các hệ thống pin nhiên liệu được phân loại bằng nhiều cách khác nhau, thông thường chúng được phân loại theo chất điện phân. Theo cách này, pin nhiên liệu có 6 loại chính: AFC (Alkaline Fuel Cell - tế bào nhiên liệu kiềm); PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell - trao đổi hạt nhân qua mạng lọc), công suất đạt khoảng 3kW đến 250kW; PAFC (phosphoric Acid Fuel Cell - tế bào nhiên liệu axit phosphoric), công suất đạt khoảng 100kW đến 200kW; MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell - tế bào nhiên liệu carbonat nóng chảy), công suất đạt khoảng 250kW đến 10MW; SOFC (Solid Oxide Fuel Cell - tế bào nhiên liệu oxit rắn), công suất đạt khoảng 1kW đến 10MW; DMFC (Dierect Methanol Fuel Cell - tế bào nhiên liệu methanol trực tiếp), công suất đạt khoảng 300kW đến 2,8MW.
Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin nhiên liệu
Ưu điểm của pin nhiên liệu:
+ Hiệu suất cao hơn các nguồn phát thông thường, đạt từ (40 ÷ 70)%. + Không gây tiếng ồn.
+ Không phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm môi trường. Nhược điểm:
+ Cần dòng điện tử trên bề mặt để điều chỉnh điện áp ra. + Chất đốt Hidro khó bảo quản và vận chuyển.
+ Các pin nhiên liệu cần có tuổi thọ tối thiểu 40.000h với các ứng dụng trong các công trình về trạm phát điện. Đây là một ngưỡng khó vượt qua với công nghệ hiện hành.