Pin nhiên liệu hydrogen-oxygen (sơ đồ đơn giản hóa như hình bên) là một loại pin điện hóa chuyển hóa năng lượng hóa học từ phản ứng giữa hydrogen và oxygen thành điện năng.
Quá trình này diễn ra trong hai điện cực được ngăn cách bởi màng trao đổi H+. Tại cực âm (anode), khí hydrogen bị oxi hóa thành ion H+, trong khi tại cực dương (cathode), oxygen bị khử thành H2O trong môi trường acid. Cho thế điện cực chuẩn của các quá trình:
H2 → 2H+ + 2e; E°2H+/H2 = 0,00 V
Trong môi trường acid:
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O; E°O2,4H+/H2O = 1,23 V
Trong môi trường kiềm:
O2 + 2H2O + 4e → 4OH−; E°O2,H2O/4OH− = 0,40 V
a) Ở điều kiện chuẩn trong môi trường acid, oxygen có tính oxi hóa mạnh hơn trong môi trường base.
b) Sức điện động chuẩn của pin nhiên liệu hydrogen-oxygen là 0,83V.
c) Khi pin nhiên liệu hoạt động xảy ra phản ứng trực tiếp giữa oxygen và hydrogen tạo nước và giải phóng năng lượng.
d) Pin nhiên liệu hydrogen-oxygen ít gây ô nhiễm hơn acquy chì do sản phẩm cuối cùng của phản ứng oxi hóa – khử trong pin là ion H+.