Топливные элементы работают за счет химических реакций окисления (горения) газообразного и жидкого топлива, подводимого извне в пористые электроды элемента, между которыми циркулирует электролит.

В настоящее время практическое применение нашли топливные водородно-кислорбдные элементы, в которых топливом (восстановителем) является водород, а окислителем — кислород из воздуха: то есть в один из электродов нагнетается водород, а в другой - воздух. При их взаимодействии в электролите образуется вода: происходит процесс, обратный электролизу воды в кислород и водород.

Газы подводят под таким давлением, чтобы они соприкасались с электролитом в порах внутри электродов. Для нормальной работы элемента необходимо поддерживать постоянной его температуру (несколько сот градусов у водородно-кислородного элемента), регулировать подачу газов, напряжение на электродах и т. д. Топливный элемент и вспомогательное оборудование к нему называют электрохимическим генератором.

Коэффициент полезного действия водородно-кислородных элементов приближается к 80 %. Они имеют большой срок службы, так как их электроды мало изнашиваются.

В воздушно-цинковом элементе (в батарее «Крона-ВЦ») один из электродов — угольный пористый — работает, как в топливном элементе: в него из воздуха свободно поступает кислород, выполняющий роль окислителя. Восстановителем является цинковый электрод, который здесь изнашивается (растворяется) более интенсивно, чем в обычном гальваническом элементе. Поэтому у перспективных воздушноцинковых элементов цинковый электрод после износа будет заменяться запасным.

Разрабатываются топливные и полутопливные элементы, где будут использоваться другие виды топлива и металлов для электродов.

Воздушно-цинковые генераторы — значительно более мощные источники тока (До нескольких десятков кВт), которые могут найти применение для электромобилей, являются как бы комбинацией обычного гальванического элемента, аккумулятора и топливного элемента. КатоД здесь выполнен, как в топливном элементе, и подача воздуха (кислорода) к нему осуществляется принудительно. А анод устроен, как цинковый электрод гальванического элемента.

Схема устройства воздушно-цинкового генератора изображена на рисунке 3.6. Электролит постоянно циркулирует сквозь элементы и уносит с собой окись цинка, которая накапливается в фильтре. При заряде эта окись поступает обратно в элемент и восстанавливается в цинк на положительных электродах, а кислород, выделяющийся на катодах, возвращается в атмосферу.

Масса такой батареи, приходящаяся на единицу энергии, в 4...5 раз меньше, чем аналогичная характеристика современных свинцовых тяговых аккумуляторных батарей, и составляет 7...9 кг/кВт'ч. Трудности их производства заключаются пока в сложности изготовления высококачественного электрода воздушной деполяризации.