Vandenilis reaguoja su deguonimi ir kuro elementuose, tačiau labai lėtai ir be liepsnos – jis sudega „šaltai“.
Šį principą 1838 m. atrado vokiečių chemikas Christinas Friedrichas Schonbeinas. Po metų Velso fizikas ir teisininkas seras Williamas Grove’as, remdamasis jo idėja, sukūrė pirmąjį kuro elementą.
Kuro elementas cheminės reakcijos (šiuo atveju – kuro oksidacijos) energiją tiesiogiai verčia elektros energija. Jį sudaro elektrolitas arba jonams laidi membrana, koryti elektrodai, katalizatorius.
Dar reikalingas kuras (pavyzdžiui, vandenilis, etanolis, angliavandeniliai) ir oksidatorius (dažniausiai deguonis arba oras).
Šiais laikais yra įvairių kuro elementų, bet populiariausi vandenilio ir deguonies. Juose kaip kuras naudojamas vandenilis, o oksidatorius yra deguonis (oras). Ant elektrodų vandenilio ir deguonies molekulės suskyla į atomus ir jonizuojasi.
Vandenilio jonai jungiasi su deguonimi ir susidaro vanduo. Vykstant šiai reakcijai išsiskiria energija, kurios didžioji dalis paverčiama elektros energija ir tik labai maža dalis virsta šiluma. Kuro elementai kol kas yra švariausias žinomas elektros energijos gavimo būdas, nes kaip šalutinis produktas susidaro vanduo. O jis neteršia aplinkos, be to, jį galima panaudoti.
1967–1972 m. JAV Nacionalinė aeronautikos ir kosminės erdvės tyrimo valdyba (NASA) kuro elementus naudojo „Apollo“ programos, skirtos Mėnulio tyrimams, metu. Erdvėlaivyje jie gamino elektros energiją, o susidariusį vandenį gėrė įgula.
Per „Apollo 13“ skrydį į Mėnulį sprogo deguonies balionas ir du kuro elementai nustojo veikti, tačiau įgulai pavyko grįžti į Žemę.
Elementai veikia tol, kol į juos tiekiamas kuras ir oksidatorius. Juos kelis nuosekliai sujungus į bateriją gaunama aukštesnė įtampa. Tai neteršiantis aplinkos ir tyliai veikiantis energijos šaltinis.
Tačiau jis brangus ir ne iki galo išspręstos visos su jo naudojimu susijusios problemos.
Vienas neišspręstų klausimų – vandenilio gamyba. Jį būtų galima gauti elektrolizuojant vandenį, bet tam reikia pigios energijos.
Kita problema – vandenilio saugojimas, nes tai labai lengvos, degios dujos, kurių virimo temperatūra labai žema. Suskystinti šias dujas sunku, o net ir labai suslėgtos jos užima labai didelį tūrį. Todėl šiuo metu tiriama vandenilio saugojimo metalų hidriduose galimybė.
