Cair atau padat, bahan konduktif elektrolit memungkinkan untuk mengontrol perjalanan elektron.

Sebuah tangki terus memasok anoda dan katoda dengan bahan bakar : dalam kasus sel bahan bakar hidrogen, anoda menerima hidrogen dan oksigen katoda, dengan kata lain udara.
Anoda menyebabkan oksidasi bahan bakar dan pelepasan elektron, yang dipaksa oleh elektrolit bermuatan ion untuk melewati sirkuit eksternal. Oleh karena itu, sirkuit eksternal ini menawarkan arus listrik terus menerus.

Ion dan elektron, berkumpul di katoda, kemudian bergabung kembali dengan bahan bakar kedua, biasanya oksigen. Ini adalah pengurangan, menghasilkan air dan panas selain arus listrik.
Selama disediakan, baterai berjalan terus menerus.

Oleh karena itu, pada anoda, kita memiliki oksidasi elektrokimia hidrogen :

H2 → 2H+ + 2nd-

Di katoda, reduksi oksigen diamati :

1⁄2O2 + 2H+ + H2O → ke-2

Neraca keseluruhan kemudian :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Sel Bahan Bakar Membran Pertukaran Proton (PEMFC) :
PEMFC menggunakan membran polimer, seringkali Nafion®, sebagai elektrolit. Mereka beroperasi pada suhu yang relatif rendah (sekitar 80-100 ° C) dan terutama digunakan dalam aplikasi transportasi, seperti mobil hidrogen, karena start cepat dan kepadatan daya yang tinggi.

Sel bahan bakar oksida padat (SOFC) :
SOFC menggunakan elektrolit padat, seperti yttria-stabilized zirconium oxide (YSZ), dan beroperasi pada suhu tinggi (sekitar 600-1000 ° C). Mereka efisien untuk pembangkit listrik stasioner dan kogenerasi karena efisiensi tinggi dan sensitivitas rendah terhadap kotoran bahan bakar.

Sel Bahan Bakar Oksida Padat Suhu Tinggi (HT-SOFC) :
HT-SOFC adalah varian SOFC yang beroperasi pada suhu yang lebih tinggi (di atas 800 ° C). Mereka menawarkan efisiensi tinggi dan dapat didukung oleh berbagai bahan bakar, menjadikannya pilihan yang menarik untuk aplikasi stasioner yang membutuhkan efisiensi tinggi.

Sel bahan bakar karbonat menyatu (FCFC) :
MCFC menggunakan elektrolit karbonat yang menyatu pada suhu tinggi (sekitar 600-700 ° C). Mereka efisien untuk kogenerasi dan dapat berjalan pada bahan bakar yang mengandung karbon dioksida, membuatnya berguna untuk menangkap dan menyimpan CO2.

Sel bahan bakar alkali (AFC) :
CFL menggunakan elektrolit alkali, biasanya larutan kalium atau natrium hidroksida. Mereka efisien dan murah, tetapi mereka membutuhkan katalis berbasis platinum dan bekerja paling baik dengan hidrogen murni, yang membatasi aplikasi mereka.

Sel bahan bakar asam fosfat (PAFC) :
PAFC menggunakan elektrolit asam fosfat yang terkandung dalam membran asam polybenzimidazole. Mereka beroperasi pada suhu yang relatif tinggi (sekitar 150-220 ° C) dan sering digunakan dalam aplikasi kogenerasi stasioner dan pembangkit listrik.

Sel bahan bakar membran pertukaran proton (PEM) :
Sel bahan bakar PEM adalah yang paling umum digunakan, terutama dalam aplikasi transportasi dan stasioner. Mereka menawarkan pengembalian yang tinggi, biasanya antara 40% dan 60%. Namun, efisiensi ini dapat bervariasi tergantung pada faktor-faktor seperti suhu operasi, tekanan hidrogen, dan kerugian dalam sistem.

Sel bahan bakar oksida padat (SOFC) :
Sel bahan bakar SOFC dikenal menawarkan efisiensi tinggi, biasanya lebih dari 50%. Beberapa sel bahan bakar SOFC canggih dapat mencapai efisiensi lebih dari 60%. Mereka sering digunakan dalam aplikasi stasioner di mana efisiensi tinggi sangat penting.

Sel Bahan Bakar Oksida Padat Suhu Tinggi (HT-SOFC) :
HT-SOFC beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada SOFC konvensional, memungkinkan mereka untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi, biasanya lebih dari 60%. Sel bahan bakar ini terutama digunakan dalam aplikasi stasioner dan kogenerasi.

Sel bahan bakar karbonat menyatu (FCFC) :
Sel bahan bakar MCFC dapat mencapai efisiensi tinggi, biasanya antara 50% dan 60%. Mereka sering digunakan dalam aplikasi kogenerasi di mana limbah panas dapat dipulihkan dan digunakan secara efisien.

Transportasi bersih :
Sel bahan bakar dapat digunakan sebagai sumber daya untuk kendaraan sel bahan bakar (FCV), seperti mobil, truk, bus, dan kereta api. PCV menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar dan menghasilkan listrik dengan menggabungkan hidrogen dengan oksigen dari udara. Mereka hanya menghasilkan air dan panas sebagai produk sampingan, memberikan alternatif yang bersih untuk kendaraan mesin pembakaran internal.

Energi stasioner :
Sel bahan bakar dapat digunakan sebagai sumber daya stasioner untuk berbagai aplikasi, termasuk sistem cadangan dan cadangan, fasilitas telekomunikasi, menara seluler, stasiun pangkalan, sistem manajemen energi untuk bangunan komersial dan perumahan, dan sistem pembangkit listrik terdistribusi.

Elektronik portabel :
Sel bahan bakar dapat memberi daya pada perangkat elektronik portabel seperti laptop, smartphone, tablet, dan alat pengukur lapangan. Kepadatan energinya yang tinggi dan runtime yang diperpanjang menjadikannya solusi yang menarik untuk aplikasi yang membutuhkan daya portabel dan tahan lama.

Aplikasi Militer :
Sel bahan bakar dapat digunakan dalam aplikasi militer seperti drone, kendaraan militer, pengawasan lapangan dan peralatan komunikasi, dan sistem pertahanan, menyediakan daya yang andal dan bijaksana di lingkungan yang menuntut.

Aplikasi luar angkasa :
Dalam industri luar angkasa, sel bahan bakar digunakan untuk menggerakkan satelit, stasiun ruang angkasa, dan wahana antariksa. Efisiensi, keandalan, dan bobotnya yang tinggi menjadikannya sumber daya yang menarik untuk misi luar angkasa jangka panjang.

Aplikasi industri :
Sel bahan bakar dapat digunakan dalam berbagai aplikasi industri seperti kogenerasi, pembangkit listrik terdistribusi, pengolahan air limbah, panas dan pembangkit listrik untuk proses industri, dan produksi hidrogen dari sumber terbarukan.