Le celle a combustibile sono dei sistemi elettrochimici capaci di convertire l’energia chimica di un combustibile (in genere idrogeno) direttamente in energia elettrica, senza l’intervento intermedio di un ciclo termico, e pertanto presentano rendimenti di conversione più elevati rispetto a quelli delle macchine termiche convenzionali. Il loro rendimento totale si attesta attorno al 50%, ciò significa che l’energia elettrica prodotta rapportata al combustibile utilizzato, costa meno della metà dell’energia prodotta con sistemi tradizionali.

Una singola cella produce normalmente circa 0,7 V, quindi per ottenere la potenza e il voltaggio desiderato più celle sono disposte in serie, a mezzo di piatti bipolari, a formare il cosiddetto stack.

Gli stack a loro volta sono assemblati in moduli, per ottenere generatori della potenza richiesta.

L’aspetto che conferisce ancora più importanza strategica alle celle a combustibile, consiste nella assenza totale di emissioni inquinanti in atmosfera, infatti la cella a combustibile converte per via elettrochimica (senza combustione) l’idrogeno e l’ossigeno dell’aria direttamente in corrente elettrica, generando come sottoprodotto del processo acqua calda e calore.

Esistono diverse tecnologie di cella, con diverse caratteristiche e grado di sviluppo. Normalmente le celle vengono classificate sulla base dell’elettrolita utilizzato (celle alcaline, a elettrolita polimerico, ad acido fosforico, a carbonati fusi, a ossidi solidi) o alla temperatura di funzionamento (celle a bassa e alta temperatura).

Le celle a elettrolita polimerico (PEM, Polymer Electrolyte Membrane), usano come elettrolita una membrana polimerica a elevata conducibilità protonica e funzionano a temperature comprese tra 70 e 100 °C; sono sviluppate soprattutto per la trazione elettrica e la generazione/cogenerazione di piccola taglia (1-250Kw). Si stanno affermando come tipologia di punta sia dal punto di vista produttivo che commerciale.