מאפשרים ייצור חשמל ישירות, כאשר תוצר הלוואי הוא מים.
המערכת הפשוטה ביותר, היא של אלקטרודות חלולות מחומר אינרטי (בלתי מגיב כימית), שיש בו חורים מיקרוסקופיים, המאפשרים לגזים לחלחל ולהגיע למגע עם האלקטרוליט.
לאלקטרודה אחת (האנודה החיובית) מזרימים גז חמצן (O2), ולאלקטרודה השנייה מזרימים גז מימן (H2).
הריאקציה באנודה החיובית:
O2+2H2O+4e– —> 4OH-
הריאקציה בקתודה השלילית:
2H2+4OH- —> 4H2O+4e–
הריאקציה הכוללת:
2H2+O2 —> 2H2O+4e–
ידוע שכאשר מחברים גז מימן, עם גז חמצן, נוצרת התפוצצות המשחררת כמות גדולה של אנרגיה.
בתא דלק מתרחש תהליך זה בצורה מבוקרת, והאנרגיה משתחררת כאנרגיה חשמלית.
באלקטרודות משתמשים בקטליזטורים.
הכא"מ (הפרש מתח חשמלי) של תא דלק מסוג זה, הוא בערך 0.9 וולט.
דוגמה להערכה של סדר גודל:
חיבור של 1 קילוגרם מימן, עם 8 קילוגרם חמצן, יוצר 9 קילוגרם מים, עם אנרגיה חשמלית של בערך 2 * 108 ג'אול.
אנרגיה זו מספיקה להדלקת נורת להט של 100 וואט למשך כחודש ימים (!).
הסבר טכני לחישוב:
מולקולה אחת של חמצן, מתרכבת בריאקציה הכימית עם שתי מולקולות של מימן. מכיוון שהחמצן כבד פי 16 מהמימן, מתקבל היחס של 1:8 בין המשקלים של הגזים בריאקציה.
מספר השניות בחודש:
60*60*24*30 = 2,592,000 [s]
כאשר מכפילים 100 וואט, שהם 100 ג'אול בשנייה, במספר השניות בחודש, מקבלים מספר הקרוב (סדר גודל) למספר המוזכר בדוגמה.
