תא דלק הוא תא אלקטרוכימי, ההופך את האנרגיה הכימית של הדלק ישירות לאנרגיה חשמלית בזרם ישר, בתהליך אלקטרוכימי קטליטי רציף.
על פי הגדרת קטליזטור, אין הוא עובר שינוי כתוצאה מהריאקציה שאת התרחשותה הוא מזרז, ולכן האלקטרודות של תא דלק יישארו ללא שינוי כתוצאה מייצור החשמל.
מכיוון שאנרגיה חשמלית נוצרת ישירות, ללא תהליך של שריפת דלק, תאי דלק מייצרים חשמל בצורה ידידותית לסביבה (אינם מזהמים).
למעשה, תהליך תגובת החימצון המתרחש בתוך תא הדלק, זהה לתהליך החימצון המתרחש בתהליך הבעירה.
היתרון בתא דלק הוא, שבאופן מרחבי מפרידים בו בין המגיבים הכימיים, וכן שהאנרגיה הכימית הופכת ישירות לאנרגיה חשמלית, ללא שלב המעבר של יצירת חום, כמו בשריפת דלקים.
