在阳极，氢气与碱中的OH-在电催化剂的作用下，发生氧化反应生成水和电子，电子通过外电路达到阴极，在阴极电催化的作用下，参与氧气的还原反应，生成的OH-通过饱浸碱液的多孔石棉膜迁移到氢电极。阳极和阴极发生的电化学反应为

电池总的反应式是：

碱性燃料电池低温性能好，温度范围宽，并且可以在较宽温度范围内选择催化剂，但碱性电解质易受CO2的毒化作用，须要严格去除CO2，成本偏高。