Vinnulag vetniseldsneytisfrumna er í meginatriðum öfug viðbrögð rafgreinds vatns. Strax á þriðja áratug 20. aldar gerðu erlendir vísindamenn sér grein fyrir öfugviðbrögðum rafgreiningarvatns og rafstraums. Áður fyrr voru efnaramar aðallega notaðir á sérstökum sviðum eins og flugrými. Á síðasta áratug, með aukinni vitund um alþjóðlega umhverfisvernd, minnkun orkunotkunar og sjálfbæra þróun, hafa eldsneytisfrumur farið að fá athygli og þróun.
Vinnuferli vetnisefnarafa er tækni sem sameinar vetni og súrefni í loftinu til að mynda vatn H2O og losar raforku. Það einkennist af lágu vinnsluhitastigi og hröðum ganghraða. Það er sérstaklega hentugur til notkunar sem rafhlaða.
Skref 1: Vetni nær rafskautinu í gegnum pípu eða loftstýriplötu. Undir virkni rafskautshvatans eru vetnissameindirnar jónaðar í jákvætt hlaðnar vetnisjónir (róteindir) og gefa út neikvætt hlaðnar rafeindir.
Skref 2: Vetnisjónir fara í gegnum raflausnina (róteindaskiptahimnu) til bakskautsins og rafeindir fara í gegnum ytri hringrásina að bakskautinu. Rafeindirnar mynda straum í ytri hringrásinni og með viðeigandi tengingum er hægt að gefa út raforku til álagsins.
Skref 3: Í hinum enda rafhlöðunnar nær súrefni (loft) bakskautinu í gegnum pípuna eða loftstýriplötuna. Undir virkni bakskautshvatans hvarfast súrefnið við vetnisjónir og rafeindir til að mynda vatn.
Það eru margar tegundir af efnarafrumum og munurinn á þeim er raflausnin. Vetnisefnarafi samanstendur af tvískauta plötu (skaut, bakskaut) og róteindaskiptahimnu. Vetniseldsneytið er oxað við rafskautið, oxunarefnið minnkar við bakskautið og róteindaskiptahimnan þjónar sem raflausn. Báðir pólarnir innihalda hvata sem flýta fyrir rafefnafræðilegum viðbrögðum við rafskautin.