Течен или твърд, проводимият материал на електролита дава възможност да се контролира преминаването на електрони.

Резервоарът непрекъснато захранва анода и катода с гориво : в случай на водородна горивна клетка, анодът получава водород и катоден кислород, с други думи въздух.
Анодът причинява окисляването на горивото и освобождаването на електрони, които са принудени от йонно заредения електролит да преминат през външна верига. Следователно тази външна верига предлага непрекъснат електрически ток.

Йоните и електроните, събрани в катода, след това се рекомбинират с второто гориво, обикновено кислород. Това е намаляване, генериране на вода и топлина в допълнение към електрическия ток.
Докато се доставя, батерията работи непрекъснато.

В анода следователно имаме електрохимично окисление на водорода :

H2 → 2H+ + 2-ри-

При катода се наблюдава редукция на кислорода :

1⁄2O2 + 2H+ + 2-ри- → H2O

Тогава общият баланс е :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Горивни клетки с протоннообменна мембрана (PEMFC) :
PEMFC използват полимерна мембрана, често Nafion®, като електролит. Те работят при относително ниски температури (около 80-100 ° C) и се използват главно в транспортни приложения, като водородни автомобили, поради бързия им старт и високата плътност на мощността.

Горивни клетки с твърд оксид (SOFC) :
SOFC използват твърд електролит, като итриево-стабилизиран циркониев оксид (YSZ), и работят при високи температури (около 600-1000 ° C). Те са ефективни за стационарно производство на електроенергия и когенерация поради високата си ефективност и ниската чувствителност към примеси от гориво.

Високотемпературни твърди оксидни горивни клетки (HT-SOFC) :
HT-SOFC са вариант на SOFC, които работят при още по-високи температури (над 800 ° C). Те предлагат висока ефективност и могат да се захранват от различни горива, което ги прави привлекателна възможност за стационарни приложения, изискващи висока ефективност.

Горивни клетки с разтопен карбонат (FCFC) :
MCFC използват карбонатен електролит, който се слива при високи температури (около 600-700 ° C). Те са ефективни за комбинирано производство на енергия и могат да работят с горива, съдържащи въглероден диоксид, което ги прави полезни за улавяне и съхранение на CO2.

Алкални горивни клетки (AFC) :
CFL използват алкален електролит, обикновено воден разтвор на поташ или натриев хидроксид. Те са ефективни и евтини, но изискват катализатори на основата на платина и работят най-добре с чист водород, което ограничава приложенията им.

Горивни клетки с фосфорна киселина (PAFC) :
PAFC използват електролит на фосфорна киселина, съдържащ се в мембраната на полибензимидазоловата киселина. Те работят при относително високи температури (около 150-220°C) и често се използват в стационарни приложения за комбинирано производство на енергия и производство на електроенергия.

Горивни клетки с протоннообменна мембрана (PEM) :
PEM горивните клетки са сред най-често използваните, особено в транспорта и стационарните приложения. Те предлагат висока възвръщаемост, обикновено между 40% и 60%. Тази ефективност обаче може да варира в зависимост от фактори като работна температура, водородно налягане и загуби в системата.

Горивни клетки с твърд оксид (SOFC) :
Известно е, че SOFC горивните клетки предлагат висока ефективност, обикновено над 50%. Някои усъвършенствани SOFC горивни клетки могат да постигнат ефективност от над 60%. Те често се използват в стационарни приложения, където високата ефективност е от съществено значение.

Високотемпературни твърди оксидни горивни клетки (HT-SOFC) :
HT-SOFC работят при много по-високи температури от конвенционалните SOFC, което им позволява да постигнат още по-висока ефективност, обикновено над 60%. Тези горивни клетки се използват главно в стационарни и когенерационни приложения.

Горивни клетки с разтопен карбонат (FCFC) :
MCFC горивните клетки могат да постигнат висока ефективност, обикновено между 50% и 60%. Те често се използват в когенерационни приложения, където отпадната топлина може да бъде възстановена и използвана ефективно.

Чист транспорт :
Горивните клетки могат да се използват като източник на енергия за превозни средства с горивни клетки (FCV), като автомобили, камиони, автобуси и влакове. PCV използват водород като гориво и генерират електричество чрез комбиниране на водород с кислород от въздуха. Те генерират само вода и топлина като странични продукти, осигурявайки чиста алтернатива на превозните средства с двигатели с вътрешно горене.

Стационарна енергия :
Горивните клетки могат да се използват като стационарен източник на енергия за различни приложения, включително резервни и резервни системи, телекомуникационни съоръжения, клетъчни кули, базови станции, системи за управление на енергията за търговски и жилищни сгради и разпределени системи за производство на електроенергия.

Преносима електроника :
Горивните клетки могат да захранват преносими електронни устройства като лаптопи, смартфони, таблети и полеви измервателни устройства. Тяхната висока енергийна плътност и удължено време на работа ги правят привлекателно решение за приложения, които изискват преносимо захранване с дълъг живот.

Военни приложения :
Горивните клетки могат да се използват във военни приложения като дронове, военни превозни средства, полево оборудване за наблюдение и комуникация и отбранителни системи, осигурявайки надеждна и дискретна мощност в взискателни среди.

Космически приложения :
В космическата индустрия горивните клетки се използват за захранване на сателити, космически станции и космически сонди. Тяхната висока ефективност, надеждност и ниско тегло ги правят привлекателен източник на енергия за дългосрочни космически мисии.

Промишлени приложения :
Горивните клетки могат да се използват в различни промишлени приложения като комбинирано производство на енергия, разпределено производство на електроенергия, пречистване на отпадъчни води, производство на топлинна и електрическа енергия за промишлени процеси и производство на водород от възобновяеми източници.