Հեղուկ կամ պինդ, էլեկտրոլիտի իոնացնող նյութը հնարավոր է դարձնում էլեկտրոնների անցման վերահսկողությունը։

Թանաքը անընդհատ մատակարարում է անոդը եւ կաթոդը վառելիքով. ջրածնային վառելիքի բջջի դեպքում անոդը ստանում է ջրածին եւ կաթոդային թթվածին, այլ կերպ ասած՝ օդ :
Անոդը առաջացնում է վառելիքի օքսիդացում եւ էլեկտրոնների արձակում, որոնք իոն-լիցքավորված էլեկտրոլիտի կողմից հարկադրված անցնում են արտաքին շրջանով։ Հետեւաբար, այս արտաքին շրջանն առաջարկում է անընդհատ էլեկտրական հոսանք :

Իոնները եւ էլեկտրոնները, հավաքված կաթոդում, ապա երկրորդ վառելանյութով ռեկոմբինացնել, սովորաբար թթվածին : Սա նվազում է, բացի էլեկտրական հոսանքից, առաջացնում է ջուր եւ ջերմություն :
Քանի դեռ մատակարարվում է, մարտկոցը անընդհատ աշխատում է :

Անոդում, հետեւաբար, ջրածնի էլեկտրոքիմիական օքսիդացում ունենք.

Հ2 → 2H+ + 2-րդ-

Կաթոդում նկատվում է թթվածնի նվազում.

1⁄2O2 + 2H+ + 2-րդ- → H2O

Ընդհանուր հաշվեկշիռը հետեւյալն է.

Հ2 + 1/2 O2 → Հ2Օ

Proton Exchange membrane Fuel Cells (PEMFC) :
ՊԵՄՖԿ-ները որպես էլեկտրոլիտ օգտագործում են պոլիմերային թաղանթը, հաճախ՝ Նաֆիոնը® : Նրանք աշխատում են համեմատաբար ցածր ջերմաստիճաններում (մոտ 80-100°C) եւ հիմնականում օգտագործվում են տրանսպորտային կիրառման ժամանակ, օրինակ՝ ջրածնային մեքենաներում, քանի որ արագ են սկսել եւ բարձր հզորության խտություն ունեն։

Պինդ օքսիդի վառելանյութի բջիջները (SOFCs).
ՍՈՖԿ-ներն օգտագործում են պինդ էլեկտրոլիտ, օրինակ՝ yttria-stabilized zirconium օքսիդ (YSZ) եւ աշխատում են բարձր ջերմաստիճաններում (մոտ 600-1000°C)։ Դրանք արդյունավետ են հաստատուն էլեկտրականություն արտադրելու եւ կոգեներացիայի համար, քանի որ բարձր արդյունավետություն ունեն եւ ցածր զգայունություն ունեն վառելիքի անանցանելիության նկատմամբ։

Բարձր ջերմության պինդ օքսիդի վառելանյութի բջիջներ (HT-SOFC). :
HT-SOFCs- ը SOFC-ների տարատեսակ է, որը գործում է նույնիսկ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում (800°C-ից բարձր) : Նրանք առաջարկում են բարձր արդյունավետություն եւ կարող են լիցքավորվել տարբեր վառելիքներով, դարձնելով դրանք գրավիչ տարբերակ ստացիոնար դիմումների համար, որոնք պահանջում են բարձր արդյունավետություն :

Fused carbonate վառելիքի բջիջները (FCFCs).
ՄԿՖԿ-ներն օգտագործում են կարբոնատային էլեկտրոլիտ, որը միացված է բարձր ջերմաստիճաններում (մոտ 600-700°C) : Արդյունավետ են կոգեներացիայի համար եւ կարող են վազել ածխաթթու գազ պարունակող վառելանյութերի վրա, ինչի շնորհիվ դրանք օգտակար են CO2-ը կլանելու եւ պահելու համար։

Ալկալիական վառելիքի բջիջներ (ԱՖԿ)՝
CFL-ներն օգտագործում են ալկալիական էլեկտրոլիտ, որը սովորաբար պոտաշի կամ նատրիումի հիդրօքսիդի ակուստիկ լուծույթ է։ Նրանք արդյունավետ են եւ ոչ թանկ, սակայն պահանջում են պլատինի վրա հիմնված կատալիզատորներ եւ լավագույնս աշխատում են մաքուր ջրածնի հետ, ինչը սահմանափակում է նրանց կիրառությունը։

Ֆոսֆորական թթու վառելիքի բջիջները (PAFC) :
PAFC-ներն օգտագործում են պոլիբենզիմիդազոլային թթվի թաղանթում պարունակվող ֆոսֆորական թթվի էլեկտրոլիտ : Նրանք աշխատում են համեմատաբար բարձր ջերմաստիճաններում (մոտ 150-220°C) եւ հաճախ օգտագործվում են ստացիոնար կոգեներացիայի եւ էներգամատակարարման կիրառման ժամանակ։

Պրոտոն փոխանակող մոմենտ (PEM) վառելանյութի բջիջներ.
ՊԵՄ վառելանյութի բջիջները ամենատարածվածներից են, հատկապես տրանսպորտային եւ ստացիոնար կիրառման դեպքում : Նրանք առաջարկում են բարձր վերադարձ, սովորաբար 40% - ից մինչեւ 60% - ի միջեւ : Սակայն այս արդյունավետությունը կարող է տարբեր լինել՝ կախված այնպիսի գործոններից, ինչպիսիք են՝ օպերացիոն ջերմաստիճանը, ջրածնային ճնշումը եւ համակարգում կորուստները։

Պինդ օքսիդի վառելանյութի բջիջները (SOFCs).
Հայտնի է, որ SOFC վառելանյութի բջիջները առաջարկում են բարձր արդյունավետություն, սովորաբար 50%–ից ավել։ Որոշ առաջադեմ SOFC վառելիքի բջիջներ կարող են հասնել ավելի քան 60% արդյունավետության : Դրանք հաճախ օգտագործվում են ստացիոնար կիրառման ժամանակ, որտեղ անհրաժեշտ է բարձր արդյունավետություն։

Բարձր ջերմության պինդ օքսիդի վառելանյութի բջիջներ (HT-SOFC). :
ՀՏ-ՍՈՖԿ-ները աշխատում են շատ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում, քան սովորական ՍՈՖԿ-ները, ինչը թույլ է տալիս հասնել նույնիսկ ավելի բարձր արդյունավետության, սովորաբար 60%–ից ավել։ Այս վառելանյութի բջիջները հիմնականում օգտագործվում են ստացիոնար եւ կոգեներացիայի կիրառման ժամանակ։

Fused carbonate վառելիքի բջիջները (FCFCs).
MCFC վառելիքի բջիջները կարող են հասնել բարձր արդյունավետության, սովորաբար 50% - ից մինչեւ 60% - ի միջեւ : Հաճախ դրանք օգտագործվում են կոգեներացիայի կիրառման ժամանակ, որտեղ թափոնների ջերմությունը կարելի է վերականգնել եւ արդյունավետ օգտագործել։

Մաքուր տրանսպորտ.
Վառելանյութի բջիջները կարող են օգտագործվել որպես վառելանյութի բջջային փոխադրամիջոցների (FCVs) էլեկտրական աղբյուր, ինչպիսիք են ավտոմեքենաները, բեռնատարները, ավտոբուսները եւ գնացքները։ PCV-ները օգտագործում են ջրածինը որպես վառելիք եւ էլեկտրականություն են արտադրում՝ միացնելով ջրածինը օդից թթվածնի հետ։ Նրանք արտադրում են միայն ջուր եւ ջերմություն՝ որպես արտադրանք, ինչը մաքուր այլընտրանք է ներքին այրման շարժիչի փոխադրամիջոցներին։

Ստացիոնար էներգիա.
Վառելանյութի բջիջները կարող են օգտագործվել որպես հաստատուն հոսանքի աղբյուր տարբեր կիրառությունների համար, ներառյալ պահեստային եւ պահեստային համակարգերը, հեռահաղորդակցության օբյեկտները, բջջային աշտարակները, բազիսային կայանները, առեւտրային եւ բնակելի շենքերի էներգիայի կառավարման համակարգերը, բաշխված էներգախնայող համակարգերը :

Portable Էլեկտրոնիկա.
Վառելանյութի բջիջները կարող են լիցքավորել շարժական էլեկտրոնային սարքեր, ինչպիսիք են լափթոփները, սմարթֆոնները, պլանշետները եւ դաշտի չափման սարքերը։ Նրանց էներգիայի բարձր խտությունը եւ վազքի երկար ժամանակահատվածը գրավիչ լուծում են դարձնում այն կիրառությունների համար, որոնք պահանջում են շարժական, երկար կյանքի հզորություն։

Ռազմական դիմումներ.
Վառելիքային բջիջները կարող են օգտագործվել ռազմական կիրառման ժամանակ, ինչպիսիք են դրոնները, ռազմական փոխադրամիջոցները, դաշտային հետախուզական եւ հաղորդակցության միջոցները, ինչպես նաեւ պաշտպանական համակարգերը, ապահովելով հուսալի եւ խոհեմ ուժ պահանջող միջավայրում :

Տիեզերական կիրառություններ.
Տիեզերական արդյունաբերության մեջ վառելանյութի բջիջներն օգտագործվում են արբանյակների, տիեզերական կայանների եւ տիեզերական հետազոտությունների համար։ Նրանց բարձր արդյունավետությունը, հուսալիությունը եւ ցածր քաշը նրանց դարձնում են գրավիչ հզորության աղբյուր երկարատեւ տիեզերական առաքելությունների համար :

Արդյունաբերական կիրառություններ.
Վառելանյութի բջիջները կարող են օգտագործվել տարբեր արդյունաբերական կիրառություններում, ինչպիսիք են կոգեներացիան, բաշխված էներգիայի արտադրությունը, կեղտաջրերի մաքրման, արդյունաբերական պրոցեսների համար ջերմության եւ էներգիայի արտադրությունը, վերականգնվող աղբյուրներից ջրածնի արտադրությունը։