Folyékony vagy szilárd, az elektrolit vezető anyaga lehetővé teszi az elektronok áthaladásának szabályozását.

A tartály folyamatosan üzemanyaggal látja el az anódot és a katódot : hidrogén üzemanyagcella esetén az anód hidrogént, a katód oxigént, más szóval levegőt kap.
Az anód az üzemanyag oxidációját és az elektronok felszabadulását okozza, amelyeket az iontöltésű elektrolit egy külső áramkörön keresztül kényszerít. Ez a külső áramkör ezért folyamatos elektromos áramot kínál.

A katódban összegyűlt ionok és elektronok ezután rekombinálódnak a második üzemanyaggal, általában oxigénnel. Ez redukció, víz és hő előállítása az elektromos áram mellett.
Amíg szállítjuk, az akkumulátor folyamatosan működik.

Az anódnál tehát a hidrogén elektrokémiai oxidációja következik be :

H2 → 2H+ + 2.-

A katódon az oxigén redukciója figyelhető meg :

1⁄2O2 + 2H+ + 2.- → H2O

A teljes mérleg tehát :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Protoncserélő membrán üzemanyagcellák (PEMFC) :
A PEMFC-k polimer membránt, gyakran Nafiont® használnak elektrolitként. Viszonylag alacsony hőmérsékleten (kb. 80–100 °C) működnek, és gyors indításuk és nagy teljesítménysűrűségük miatt főként közlekedési alkalmazásokban, például hidrogénüzemű autókban használják őket.

Szilárd oxid üzemanyagcellák (SOFC-k) :
Az SOFC-k szilárd elektrolitot, például ittrium-stabilizált cirkónium-oxidot (YSZ) használnak, és magas hőmérsékleten (kb. 600-1000 ° C) működnek. Hatékonyak helyhez kötött energiatermelésben és kapcsolt energiatermelésben nagy hatékonyságuk és az üzemanyag-szennyeződésekkel szembeni alacsony érzékenységük miatt.

Magas hőmérsékletű szilárd oxid tüzelőanyagcellák (HT-SOFC) :
A HT-SOFC az SOFC-k egy változata, amely még magasabb hőmérsékleten (800 ° C felett) működik. Nagy hatékonyságot kínálnak, és különféle üzemanyagokkal hajthatók, így vonzó lehetőséget jelentenek a nagy hatékonyságot igénylő, helyhez kötött alkalmazásokhoz.

Olvasztott karbonátos üzemanyagcellák (FCFC) :
Az MCFC-k karbonátos elektrolitot használnak, amelyet magas hőmérsékleten (kb. 600-700 ° C) olvasztanak. Hatékonyak a kapcsolt energiatermelésben, és szén-dioxidot tartalmazó tüzelőanyagokkal is működhetnek, így hasznosak a CO2 leválasztására és tárolására.

Alkáli üzemanyagcellák (AFC) :
A kompakt fénycsövek lúgos elektrolitot használnak, általában kálium vagy nátrium-hidroxid vizes oldatát. Hatékonyak és olcsók, de platina alapú katalizátorokat igényelnek, és a tiszta hidrogénnel működnek a legjobban, ami korlátozza alkalmazásukat.

Foszforsav üzemanyagcellák (PAFC) :
A PAFC-k polibenzimidazolsav-membránban található foszforsav-elektrolitot használnak. Viszonylag magas hőmérsékleten (kb. 150–220 °C) működnek, és gyakran használják őket helyhez kötött kapcsolt energiatermelési és villamosenergia-termelési alkalmazásokban.

Protoncserélő membrán (PEM) üzemanyagcellák :
A PEM üzemanyagcellák a leggyakrabban használtak közé tartoznak, különösen a szállításban és a helyhez kötött alkalmazásokban. Magas hozamot kínálnak, általában 40% és 60% között. Ez a hatékonyság azonban olyan tényezőktől függően változhat, mint az üzemi hőmérséklet, a hidrogénnyomás és a rendszer veszteségei.

Szilárd oxid üzemanyagcellák (SOFC-k) :
Az SOFC üzemanyagcellákról ismert, hogy nagy hatékonyságot kínálnak, jellemzően több mint 50% -ot. Néhány fejlett SOFC üzemanyagcella több mint 60% -os hatékonyságot érhet el. Gyakran használják őket helyhez kötött alkalmazásokban, ahol a nagy hatékonyság elengedhetetlen.

Magas hőmérsékletű szilárd oxid tüzelőanyagcellák (HT-SOFC) :
A HT-SOFC-k sokkal magasabb hőmérsékleten működnek, mint a hagyományos SOFC-k, lehetővé téve számukra, hogy még nagyobb, jellemzően 60% -ot meghaladó hatékonyságot érjenek el. Ezeket az üzemanyagcellákat elsősorban helyhez kötött és kapcsolt energiatermelésű alkalmazásokban használják.

Olvasztott karbonátos üzemanyagcellák (FCFC) :
Az MCFC üzemanyagcellák nagy hatékonyságra képesek, jellemzően 50% és 60% között. Gyakran használják kapcsolt energiatermelési alkalmazásokban, ahol a hulladékhő visszanyerhető és hatékonyan felhasználható.

Tiszta szállítás :
Az üzemanyagcellák üzemanyagcellás járművek, például autók, teherautók, buszok és vonatok áramforrásaként használhatók. A PCV-k hidrogént használnak üzemanyagként, és villamos energiát termelnek a hidrogén és a levegőből származó oxigén kombinálásával. Csak melléktermékként termelnek vizet és hőt, tiszta alternatívát nyújtva a belső égésű motoros járművekkel szemben.

Helyhez kötött energia :
Az üzemanyagcellák helyhez kötött áramforrásként számos alkalmazásban használhatók, beleértve a tartalék és tartalék rendszereket, a távközlési létesítményeket, a cellatornyokat, a bázisállomásokat, a kereskedelmi és lakóépületek energiagazdálkodási rendszereit, valamint az elosztott energiatermelő rendszereket.

Hordozható elektronika :
Az üzemanyagcellák hordozható elektronikus eszközöket, például laptopokat, okostelefonokat, táblagépeket és terepi mérőeszközöket táplálhatnak. Nagy energiasűrűségük és hosszabb üzemidejük vonzó megoldássá teszi őket a hordozható, hosszú élettartamú energiát igénylő alkalmazásokhoz.

Katonai alkalmazások :
Az üzemanyagcellák katonai alkalmazásokban, például drónokban, katonai járművekben, helyszíni megfigyelő és kommunikációs berendezésekben, valamint védelmi rendszerekben használhatók, megbízható és diszkrét energiát biztosítva nagy igénybevételt jelentő környezetekben.

Űralkalmazások :
Az űriparban az üzemanyagcellákat műholdak, űrállomások és űrszondák táplálására használják. Nagy hatékonyságuk, megbízhatóságuk és kis súlyuk vonzó energiaforrássá teszi őket a hosszú távú űrmissziókhoz.

Ipari alkalmazások :
Az üzemanyagcellák számos ipari alkalmazásban felhasználhatók, például kapcsolt energiatermelésben, elosztott energiatermelésben, szennyvízkezelésben, ipari folyamatok hő- és villamosenergia-termelésében, valamint megújuló forrásokból történő hidrogéntermelésben.