Gorivne ćelije su galvanske ćelije koje proizvode električnu energiju iz energije koja se oslobađa hemijskom reakcijom goriva koje se kontinualno dovodi sa oksidacionim sredstvom.[1] Obično se pod ovim pojmom podrazumevaju vodonično-kiseonične gorivne ćelije.
Gorivne ćelije električnu energiju proizvode neposredno i stoga bi trebalo da budu efikasnije, jednostavnije i pouzdanije. Za sada, njihovu upotrebu sprečavaju tehničke prepreke.
Danas se nade polažu u vodonično-kiseonične gorivne ćelije, koje bi se koristile za pogon automobila (tačnije njihovih elektromotora). Vodonik potreban za proces se mora proizvesti (npr. elektrolizom vode) i dovesti do ćelija, dok se potreban kiseonik može 'uzimati' neposredno iz atmosfere. Skladištenje vodonika je za sada najveći problem, s obzirom na to da je vodonik u smesi sa vazduhom veoma eksplozivan, a i mase rezervoara su problematične. Stepen iskorišćenja celog ciklusa (struja → vodonik → struja) je oko 30-40% (kod oto motora – 18%).
Trenutno se gorivne ćelije već koriste na raketnim kosmičkim letelicama i podmornicama.
Elektrode su obično napravljene od različitih metala, ili mogu biti ugljenične nanocevčice. Mogu biti i presvučene katalizatorom (npr. platinom ili paladijumom), čime se postiže veća efikasnost. Danas se obično koriste elektrode sa količinom katalizatora 5g/m2.
Kao elektrolit mogu poslužiti razne kiseline (pretežno H3PO4) ili baze (najčešće KOH), keramički materijali ili membrane. U specifičnim gorivnim ćelijama kao elektrolit se koristi gas pod visokim pritiskom. Danas se kao elektrolit najviše koristi KOH, koji se koristio već u ćelijama projekta Apolo[2], a čija je mana da oksidans[3] mora da se čisti od CO2, jer bi inače dolazilo do reakcije CO2 sa elektrolitom i nastalo jedinjenje bi prestalo da vrši funkciju elektrolita.
Električni napon koji nastaje je teoretski oko 1.23 volta a zavisi od vrste goriva i kvaliteta ćelije. Kod ćelija koje se danas najviše koriste, napon je obično oko 0.95 V. Da bi se dobio veći napon, nekoliko ćelija se vezuje u seriju.