燃料电池电堆是燃料电池系统的核心部件，它由多个单电池通过串联或并联的方式堆叠而成，其作用是将燃料（如氢气）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能。
燃料电池电堆主要由膜电极组件（MEA）、双极板、密封件等组成。膜电极组件是电堆的核心，包括质子交换膜、催化剂和气体扩散层。质子交换膜起到传导质子和分隔燃料与氧化剂的作用；催化剂加速电化学反应；气体扩散层则为反应气体提供通道，并收集电流。双极板具有导电、导热和分隔气体的功能，同时为反应气体提供流动通道，确保气体均匀分布在膜电极表面。密封件用于防止反应气体泄漏，保证电堆的性能和稳定性。
在工作过程中，燃料和氧化剂分别从电堆的两端通入，在膜电极表面发生电化学反应。燃料在阳极催化剂的作用下失去电子，产生质子和电子，质子通过质子交换膜到达阴极，电子则通过外电路流向阴极，形成电流，从而实现化学能到电能的转化。
燃料电池电堆具有高效、环保、安静等优点，在电动汽车、分布式发电、便携式电源等领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断发展，燃料电池电堆的性能不断提高，成本逐渐降低，有望在未来能源领域发挥重要作用。
