Fljótandi eða fast, leiðandi efni raflausnarinnar gerir það mögulegt að stjórna framrás rafeinda.

Tankur sér rafskautinu og bakskautinu stöðugt fyrir eldsneyti : ef um vetnisefnarafal er að ræða fær forskautið vetni og bakskautið súrefni, með öðrum orðum lofti.
Rafskautið veldur oxun eldsneytisins og losun rafeinda, sem neyðist af jónahlaðinni raflausn til að fara í gegnum ytri hringrás. Þessi ytri hringrás býður því upp á samfelldan rafstraum.

Jónir og rafeindir, sem safnast saman í bakskautinu, sameinast síðan aftur við annað eldsneytið, venjulega súrefni. Þetta er minnkun, framleiða vatn og hita auk rafstraums.
Svo lengi sem það er til staðar gengur rafhlaðan stöðugt.

Við rafskautið höfum við því rafefnafræðilega oxun vetnisins :

H2 → 2H+ + 2.

Við bakskautið kemur fram minnkun súrefnis :

1⁄2O2 + 2H+ + 2. → H2O

Heildarefnahagsreikningur er þá :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Róteindaskipti himnueldsneytisfrumur (PEMFC) :
PEMFC nota fjölliðuhimnu, oft Nafion®, sem raflausn. Þeir starfa við tiltölulega lágt hitastig (um 80-100 ° C) og eru aðallega notaðir í flutningum, svo sem vetnisbílum, vegna hraðrar ræsingar og mikillar aflþéttleika.

Efnarafalar í föstu formi (SOFC) :
SOFC nota fast raflausn, svo sem yttría-stöðugt sirkonoxíð (YSZ), og starfa við háan hita (um 600-1000 ° C). Þau eru skilvirk fyrir kyrrstæða orkuframleiðslu og samvinnslu raf- og varmaorku vegna mikillar orkunýtni og lítils næmis fyrir óhreinindum í eldsneyti.

Háhita eldsneytisrafalar fyrir oxíð í föstu formi (HT-SOFC) :
HT-SOFC eru afbrigði af SOFC sem starfa við enn hærra hitastig (yfir 800 ° C). Þeir bjóða upp á mikla nýtni og geta verið knúnir af margs konar eldsneyti, sem gerir þá að aðlaðandi valkosti fyrir kyrrstæðan búnað sem krefst mikillar skilvirkni.

Samrunnir efnarafalar með karbónati (FCFC) :
MCFC nota karbónat raflausn sem er samrunnin við háan hita (um það bil 600-700 ° C). Þau eru skilvirk fyrir samvinnslu raf- og varmaorku og geta gengið fyrir eldsneyti sem inniheldur koltvísýring og nýtist því til föngunar og geymslu CO2.

Basískir efnarafalar (AFC) :
CFLs nota basískan raflausn, venjulega vatnslausn af kalíösku eða natríumhýdroxíði. Þeir eru skilvirkir og ódýrir, en þeir þurfa hvata sem innihalda platínu og virka best með hreinu vetni, sem takmarkar notkun þeirra.

Efnarafalar fosfórsýru (PAFC) :
PAFC nota fosfórsýru salta sem er að finna í pólýbenzimidazólsýruhimnu. Þau eru notuð við tiltölulega hátt hitastig (um 150–220°C) og eru oft notuð í kyrrstæða samvinnslu raf- og varmaorku og orkuframleiðslu.

Eldsneytisfrumur fyrir róteindaskiptahimnu (PEM) :
PEM eldsneytisfrumur eru meðal þeirra sem oftast eru notaðar, sérstaklega í flutningum og kyrrstöðu. Þeir bjóða upp á mikla ávöxtun, venjulega á milli 40% og 60%. Hins vegar getur þessi skilvirkni verið breytileg eftir þáttum eins og vinnsluhitastigi, vetnisþrýstingi og tapi í kerfinu.

Efnarafalar í föstu formi (SOFC) :
Vitað er að SOFC eldsneytisfrumur bjóða upp á mikla skilvirkni, venjulega umfram 50%. Sumir háþróaðir SOFC eldsneytisfrumur geta náð skilvirkni sem nemur meira en 60%. Þau eru oft notuð í kyrrstöðu þar sem mikil skilvirkni er nauðsynleg.

Háhita eldsneytisrafalar fyrir oxíð í föstu formi (HT-SOFC) :
HT-SOFC virka við mun hærra hitastig en hefðbundin SOFC, sem gerir þeim kleift að ná enn meiri skilvirkni, venjulega yfir 60%. Þessir efnarafalar eru aðallega notaðir í kyrrstöðu og samvinnslu raf- og varmaorku.

Samrunnir efnarafalar með karbónati (FCFC) :
MCFC eldsneytisfrumur geta náð mikilli skilvirkni, venjulega á milli 50% og 60%. Þau eru oft notuð í samvinnslu raf- og varmaorku þar sem hægt er að endurheimta frávarma og nýta hann á skilvirkan hátt.

Hreinn flutningur :
Hægt er að nota efnarafala sem aflgjafa fyrir eldsneytisfrumubíla (FCV), svo sem bíla, vörubíla, rútur og lestir. PCVs nota vetni sem eldsneyti og framleiða rafmagn með því að sameina vetni og súrefni úr loftinu. Þeir framleiða aðeins vatn og hita sem aukaafurðir, sem veitir hreinan valkost við ökutæki með brunahreyfla.

Orka í kyrrstöðu :
Hægt er að nota efnarafala sem kyrrstæðan aflgjafa fyrir margs konar notkun, þ.m.t. vara- og varakerfi, fjarskiptavirki, farsímamöstur, grunnstöðvar, orkustjórnunarkerfi fyrir atvinnuhúsnæði og íbúðarhúsnæði og dreifð orkuframleiðslukerfi.

Færanleg rafeindatækni :
Eldsneytisfrumur geta knúið flytjanleg rafeindatæki eins og fartölvur, snjallsímar, spjaldtölvur, og mælitæki á sviði. Mikil orkuþéttleiki þeirra og langur keyrslutími gera þau að aðlaðandi lausn fyrir forrit sem krefjast flytjanlegs langlífs orku.

Hernaðarleg forrit :
Hægt er að nota efnarafala í hernaðarlegum tilgangi eins og dróna, herfarartækjum, vettvangseftirliti og samskiptabúnaði og varnarkerfum, sem veita áreiðanlegt og næði afl í krefjandi umhverfi.

Notkun í geimnum :
Í geimiðnaðinum eru eldsneytisfrumur notaðar til að knýja gervihnetti, geimstöðvar og geimfara. Mikil afköst þeirra, áreiðanleiki og lítil þyngd gera þau að aðlaðandi aflgjafa fyrir langtíma geimferðir.

Notkun í iðnaði :
Hægt er að nota efnarafala í margvíslegum iðnaði, svo sem samvinnslu raf- og varmaorku, dreifðri orkuframleiðslu, hreinsun frárennslis, hita- og orkuframleiðslu fyrir iðnaðarferli og vetnisframleiðslu úr endurnýjanlegum orkugjöfum.