Polttoaineen polttaminen, joka tunnetaan myös nimellä polttava polttoaine, on prosessi, jossa polttoaine kulutetaan eksotermisessä kemiallisessa reaktiossa, joka vapauttaa paljon lämpöä ja valoa. Yleensä poltettava polttoaine on hiilivety, joka reagoi ilman hapen kanssa. Tällaisen reaktion käynnistämiseksi tarvitaan huomattava määrä lämpöenergiaa.
Pääasiallinen polttoaineen käyttö on energiaa. Yleisimpiä energiantuotannossa käytettäviä polttoaineita ovat fossiiliset polttoaineet, jotka koostuvat muinaisesta, hajonneesta orgaanisesta aineesta. Öljy, hiili ja maakaasu ovat kolme yleisimpiä polttoaineiden palamisreaktioissa käytettäviä fossiilisia polttoaineita. Näitä polttoaineita poltettaessa tuotettua energiaa voidaan käyttää mihin tahansa sähköön autoista kodinkoneisiin.
Yksi polttoaineen polttamisen energiankäytön alkuvaiheen haasteista oli tällaisen palamisen epävakaus. Tuli, kuten tiedetään, on yleensä arvaamaton ja usein väkivaltainen. Tämän hyödyntäminen energiaksi oli vaikea prosessi. Laitteet, kuten nykyaikaiset polttoainesuuttimet, varmistavat, että väkivaltaiset reaktiot pysyvät hallinnassa ja ainakin suhteellisen tehokkaina, mikä takaa turvallisuuden ja tasaisen energiansaannin.
Polttoaineen poltossa voidaan käyttää kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia polttoaineita, joista suurin osa on hiilivetyjä. Kiinteät polttoaineet palavat kolmessa vaiheessa. Esilämmitysvaiheessa niiden lämpötila nousee, kunnes ne saavuttavat leimahduspisteen ja alkavat vapauttaa syttyviä kaasuja. Seuraava on tislausvaihe; tässä vaiheessa kiinteästä aineesta vapautuvat kaasut palavat, liekit ovat usein näkyvissä ja paljon lämpöä vapautuu. Viimeinen vaihe on hiilivaihe, jossa kiinteä aine ei sisällä tarpeeksi syttyvää kaasua palaakseen tasaisesti, joten se vain hehkuu ja haihtuu.
Nestemäiset polttoaineet palavat yleensä vain kaasufaasissa. Niitä lämmitetään, kunnes ne alkavat haihtua, ja höyry syttyy. Kaasuilla on taipumus palaa nopeasti ja helposti, koska ne ovat jo jännitteisessä tilassa ja niiden hiukkaset ovat kaukana toisistaan, jolloin ne voivat sekoittua hapen kanssa ja reagoida helposti.
Polttoaineen polttaminen, erityisesti fossiilisten polttoaineiden kanssa, tuottaa yleensä huomattavan määrän hiilidioksidia. Erityisesti hiiltä pidetään “likaisena” polttoaineena, koska se vapauttaa haitallisia kaasuja ilmakehään. Koska polttoaineen polttaminen on tarpeen laajasti energian tuottamiseksi, ilmakehään vapautuu paljon hiilidioksidia. Monet pelkäävät, että tämä voi johtaa laajaan ilmaston lämpenemiseen. Monet yrittävät tehdä kaikkensa energian säästämiseksi ja elää tavalla, joka on paljon puhtaampi ja vähemmän energiaa ja polttoainetta vaativa.