燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为电能的装置，燃料电池的工作原理涉及氢气和氧气反应生成电力、质子交换膜作用、外部电路的作用等。

1、氢气和氧气反应生成电力：燃料电池的负极（阳极）接收氢气供应，在催化剂的作用下，氢分子分解为带正电的氢离子（质子）和带负电的电子，这一过程释放出电子，这些电子不能通过电解质，但它们可以通过外电路流动，从而形成电流。

2、质子交换膜作用：燃料电池中的质子交换膜只允许质子通过，而不允许电子或气体通过，这样，质子可以移动到电池的正极（阴极），同时保持两个电极之间的气体分离，这种独特的设计使得燃料电池能够有效地转换能量并产生电力。

3、外部电路的作用：电子从负极出发，通过外部电路流至正极，与通过电解质移动过来的质子及氧气反应生成水，这个过程不断重复，只要提供燃料（如氢气）和氧化剂（通常是空气中的氧气），就可以持续发电。

4、能量转换效率和环保性：与传统的内燃机相比，燃料电池的能量转换效率更高，可以达到50%以上，由于其主要排放物是水蒸气，燃料电池被认为是一种清洁且环境友好的能源解决方案。

燃料电池不仅提供了一种高效且可持续的能源选择，还减少了对环境的影响，符合现代能源发展的需求。