Les piles à combustibles sont essentiellement basé à la réaction d'oxydoréduction. En effet, c'est cette réaction qui est à l'origine de la création d'électron. Une simple pile est composée de deux électrodes et une électrolyte (les réactions d'oxydoréduction se produisent à l'interface électrode/électrolyte.
Pour atteindre des tension adéquate à son utilisation les piles sont montées en série, ainsi la tension totale sera la somme des tensions (forces électromotrices) aux bornes d'une simple pile.
La force électromotrice d'une pile à combustible est obtenue à partir de la relation de Nernst :
Actuellement la pile la plus utilisée et commercialisée est la pile à base d'hydrogène et d'oxygène. De plus, elle n'admet pas de stockage interne, l'hydrogène et l'oxygène sont stocké à l'extérieur sous forme gazeuse ou liquide, plus précisément on stocke l'hydrogène et on utilise l'air ambiante comme source d'oxygène, ou on utilise l'électrolyse de l'eau qui le décompose en molécule d'hydrogène (deux atomes) et d'oxygène (un atome).
On présente sur le schéma suivant le principe de fonctionnement de cette pile :
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