Flydende eller fast, elektrolyttens ledende materiale gør det muligt at kontrollere elektronernes passage.

En tank forsyner kontinuerligt anoden og katoden med brændstof : i tilfælde af en brintbrændselscelle modtager anoden brint og katoden ilt, med andre ord luft.
Anoden forårsager oxidation af brændstoffet og frigivelse af elektroner, som tvinges af den ionladede elektrolyt til at passere gennem et eksternt kredsløb. Dette eksterne kredsløb tilbyder derfor en kontinuerlig elektrisk strøm.

Ioner og elektroner, samlet i katoden, kombineres derefter igen med det andet brændstof, normalt ilt. Dette er reduktion, der genererer vand og varme ud over elektrisk strøm.
Så længe det leveres, kører batteriet kontinuerligt.

Ved anoden har vi derfor en elektrokemisk oxidation af brinten :

H2 → 2H+ + 2.-

Ved katoden observeres reduktionen af ilt :

1⁄2O2 + 2H+ + 2.- → H2O

Den samlede balance er derefter :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Protonudvekslingsmembranbrændselsceller (PEMFC) :
PEMFC'er bruger en polymermembran, ofte Nafion®, som elektrolytten. De fungerer ved relativt lave temperaturer (ca. 80-100 °C) og bruges hovedsageligt i transportapplikationer, såsom brintbiler, på grund af deres hurtige start og høje effekttæthed.

Brændselsceller af fast oxid (SOFC) :
SOFC'er bruger en fast elektrolyt, såsom yttriumstabiliseret zirconiumoxid (YSZ), og fungerer ved høje temperaturer (ca. 600-1000 ° C). De er effektive til stationær elproduktion og kraftvarmeproduktion på grund af deres høje effektivitet og lave følsomhed over for brændsels urenheder.

Højtemperatur fastoxidbrændselsceller (HT-SOFC) :
HT-SOFC'er er en variant af SOFC'er, der fungerer ved endnu højere temperaturer (over 800 °C). De tilbyder høj effektivitet og kan drives af en række forskellige brændstoffer, hvilket gør dem til en attraktiv mulighed for stationære applikationer, der kræver høj effektivitet.

Smeltede karbonatbrændselsceller (FCFC'er) :
MCFC'er bruger en karbonatelektrolyt, der smeltes ved høje temperaturer (ca. 600-700 ° C). De er effektive til kraftvarmeproduktion og kan køre på brændstoffer, der indeholder kuldioxid, hvilket gør dem nyttige til opsamling og lagring af CO2.

Alkaliske brændselsceller (AFC'er) :
CFL'er bruger en alkalisk elektrolyt, normalt en vandig opløsning af kaliumchlorid eller natriumhydroxid. De er effektive og billige, men de kræver platinbaserede katalysatorer og fungerer bedst med ren brint, hvilket begrænser deres anvendelser.

Fosforsyrebrændselsceller (PAFC) :
PAFC'er bruger en fosforsyreelektrolyt indeholdt i en polybenzimidazolsyremembran. De arbejder ved relativt høje temperaturer (ca. 150-220 °C) og anvendes ofte i stationær kraftvarmeproduktion og elproduktion.

Protonudvekslingsmembran (PEM) brændselsceller :
PEM-brændselsceller er blandt de mest almindeligt anvendte, især inden for transport og stationære applikationer. De tilbyder et højt afkast, normalt mellem 40% og 60%. Denne effektivitet kan dog variere afhængigt af faktorer som driftstemperatur, brinttryk og tab i systemet.

Brændselsceller af fast oxid (SOFC) :
SOFC-brændselsceller er kendt for at tilbyde høj effektivitet, typisk over 50%. Nogle avancerede SOFC-brændselsceller kan opnå virkningsgrader på mere end 60 %. De bruges ofte i stationære applikationer, hvor høj effektivitet er afgørende.

Højtemperatur fastoxidbrændselsceller (HT-SOFC) :
HT-SOFC'er fungerer ved meget højere temperaturer end konventionelle SOFC'er, hvilket giver dem mulighed for at opnå endnu højere effektivitet, typisk over 60%. Disse brændselsceller anvendes hovedsagelig til stationære formål og kraftvarmeproduktion.

Smeltede karbonatbrændselsceller (FCFC'er) :
MCFC-brændselsceller kan opnå høj effektivitet, typisk mellem 50% og 60%. De anvendes ofte i kraftvarmeproduktion, hvor spildvarme kan genvindes og anvendes effektivt.

Ren transport :
Brændselsceller kan bruges som strømkilde til brændselscellekøretøjer (FCV'er), såsom biler, lastbiler, busser og tog. PCV'er bruger brint som brændstof og genererer elektricitet ved at kombinere brint med ilt fra luften. De genererer kun vand og varme som biprodukter, hvilket giver et rent alternativ til køretøjer med forbrændingsmotor.

Stationær energi :
Brændselsceller kan bruges som en stationær strømkilde til en række applikationer, herunder backup- og backupsystemer, telekommunikationsfaciliteter, mobilmaster, basestationer, energistyringssystemer til kommercielle og beboelsesejendomme og distribuerede elproduktionssystemer.

Bærbar elektronik :
Brændselsceller kan drive bærbare elektroniske enheder såsom bærbare computere, smartphones, tablets og feltmålere. Deres høje energitæthed og forlængede driftstid gør dem til en attraktiv løsning til applikationer, der kræver bærbar, lang levetid.

Militære applikationer :
Brændselsceller kan bruges i militære applikationer såsom droner, militære køretøjer, feltovervågnings- og kommunikationsudstyr og forsvarssystemer, hvilket giver pålidelig og diskret strøm i krævende miljøer.

Rumapplikationer :
I rumindustrien bruges brændselsceller til at drive satellitter, rumstationer og rumsonder. Deres høje effektivitet, pålidelighed og lave vægt gør dem til en attraktiv strømkilde til langsigtede rummissioner.

Industrielle anvendelser :
Brændselsceller kan anvendes til en række industrielle formål såsom kraftvarmeproduktion, distribueret elproduktion, spildevandsrensning, varme- og elproduktion til industrielle processer og brintproduktion fra vedvarende energikilder.