Vetypolttokennojen toimintaperiaate on pohjimmiltaan elektrolysoidun veden käänteinen reaktio. Jo 1830-luvulla ulkomaiset tiedemiehet ymmärsivät elektrolysoidun veden ja sähkövirran käänteisen reaktion. Aiemmin polttokennoja käytettiin pääasiassa erikoisaloilla, kuten ilmailussa. Kuluneen vuosikymmenen aikana, kun tietoisuus maailmanlaajuisesta ympäristönsuojelusta, energiankulutuksen vähentämisestä ja kestävästä kehityksestä on lisääntynyt, polttokennot ovat alkaneet saada huomiota ja niitä kehitetään.
Vetypolttokennon työprosessi on tekniikka, joka yhdistää vedyn ja ilman hapen muodostaen vettä H2O:ta ja vapauttaa sähköenergiaa. Sille on ominaista alhainen käyttölämpötila ja nopea käynnistysnopeus. Se sopii erityisen hyvin käytettäväksi akkuna.
Vaihe 1: Vety saavuttaa anodin putken tai ilmanohjainlevyn kautta. Anodikatalyytin vaikutuksesta vetymolekyylit ionisoituvat positiivisesti varautuneiksi vetyioneiksi (protoneiksi) ja vapauttavat negatiivisesti varautuneita elektroneja.
Vaihe 2: Vetyionit kulkevat elektrolyytin (protoninvaihtokalvon) läpi katodille ja elektronit kulkevat ulkoisen piirin kautta katodille. Elektronit muodostavat virran ulkoisessa piirissä ja sopivien liitäntöjen kautta sähköenergiaa voidaan tuottaa kuormaan.
Vaihe 3: Akun toisessa päässä happi (ilma) saavuttaa katodin putken tai ilmanohjainlevyn kautta. Katodikatalysaattorin vaikutuksesta happi reagoi vetyionien ja elektronien kanssa muodostaen vettä.
Polttokennoja on monenlaisia, ja ero niiden välillä on elektrolyytti. Vetypolttokenno koostuu bipolaarisesta levystä (anodi, katodi) ja protoninvaihtokalvosta. Vetypolttoaine hapetetaan anodilla, hapetin pelkistyy katodilla ja protoninvaihtokalvo toimii elektrolyyttinä. Molemmat navat sisältävät katalyyttejä, jotka nopeuttavat sähkökemiallisia reaktioita elektrodeissa.