Ūdeņraža kurināmā elementu darbības princips būtībā ir elektrolizēta ūdens apgrieztā reakcija. Jau 1830. gados ārvalstu zinātnieki saprata elektrolizēta ūdens un ģenerētās elektriskās strāvas reverso reakciju. Agrāk kurināmā elementi galvenokārt tika izmantoti īpašās jomās, piemēram, kosmosa jomā. Pēdējā desmitgadē, pieaugot izpratnei par globālo vides aizsardzību, enerģijas patēriņa samazināšanu un ilgtspējīgu attīstību, kurināmā elementiem ir pievērsta uzmanība un to attīstība.
Ūdeņraža kurināmā elementa darba process ir tehnoloģija, kas apvieno ūdeņradi ar skābekli gaisā, veidojot ūdeni H2O un atbrīvo elektrisko enerģiju. To raksturo zema darba temperatūra un ātrs palaišanas ātrums. Tas ir īpaši piemērots lietošanai kā strāvas akumulators.
1. darbība: Ūdeņradis caur cauruli vai gaisa virzošo plāksni sasniedz anodu. Anoda katalizatora iedarbībā ūdeņraža molekulas tiek jonizētas pozitīvi lādētos ūdeņraža jonos (protonos) un atbrīvo negatīvi lādētus elektronus.
2. solis: Ūdeņraža joni iet caur elektrolītu (protonu apmaiņas membrānu) uz katodu, un elektroni caur ārējo ķēdi nonāk katodā. Elektroni veido strāvu ārējā ķēdē, un, izmantojot atbilstošus savienojumus, slodzei var izvadīt elektrisko enerģiju.
3. solis: Akumulatora otrā galā skābeklis (gaiss) sasniedz katodu caur cauruli vai gaisa vadotnes plāksni. Katoda katalizatora iedarbībā skābeklis reaģē ar ūdeņraža joniem un elektroniem, veidojot ūdeni.
Ir daudz veidu kurināmā elementu, un atšķirība starp tiem ir elektrolīts. Ūdeņraža degvielas šūna sastāv no bipolāras plāksnes (anoda, katoda) un protonu apmaiņas membrānas. Ūdeņraža degviela tiek oksidēta pie anoda, oksidētājs tiek reducēts pie katoda, un protonu apmaiņas membrāna kalpo kā elektrolīts. Abos stabos ir katalizatori, kas paātrina elektroķīmiskās reakcijas pie elektrodiem.