液体または固体、電解質の導電性材料により、電子の通過を制御することが可能となる。

タンクはアノードとカソードに燃料を連続的に供給します : 水素燃料電池の場合、アノードは水素を受け取り、カソードは酸素、つまり空気を受け取ります。
アノードは燃料の酸化と電子の放出を引き起こし、イオンを帯びた電解質によって外部回路を通過するように強制されます。したがって、この外部回路は連続的な電流を提供します。

カソードに集められたイオンと電子は、2番目の燃料(通常は酸素)と再結合します。これは還元であり、電流に加えて水と熱を生成します。
供給されている限り、バッテリーは継続的に動作します。

したがって、アノードでは、水素の電気化学的酸化が行われます。

H2 → 2H+ + 2nd-

カソードでは、酸素の減少が観察されます。

1⁄2O2 + 2H+ + 2nd- → H2O

全体的な貸借対照表は次のようになります。

H2 + 1/2 O2 → H2O

プロトン交換膜燃料電池(PEMFC) :
PEMFCは、電解質としてポリマー膜(多くの場合、ナフィオン®)を使用します。比較的低い温度(約80~100°C)で動作し、始動が速く、電力密度が高いため、主に水素自動車などの輸送用途で使用されます。

固体酸化物形燃料電池(SOFC) :
SOFCは、イットリア安定化酸化ジルコニウム(YSZ)などの固体電解質を使用し、高温(約600~1000°C)で動作します。定置型発電やコージェネレーションに有効で、効率が高く、燃料不純物に対する感度が低いため、その特効性に優れています。

高温固体酸化物形燃料電池(HT-SOFC) :
HT-SOFCは、さらに高い温度(800°C以上)で動作するSOFCの一種です。高効率で、さまざまな燃料で駆動できるため、高効率を必要とする定置型アプリケーションにとって魅力的なオプションです。

溶融炭酸塩燃料電池(FCFC) :
MCFCは、高温(約600~700°C)で融着する炭酸塩電解質を使用しています。コージェネレーションに効率的で、二酸化炭素を含む燃料で運転できるため、CO2の回収・貯留に有用です。

アルカリ燃料電池(AFC) :
CFLはアルカリ性電解質、通常カリまたは水酸化ナトリウムの水溶液を使用します。効率的で安価ですが、白金ベースの触媒が必要であり、純粋な水素で最適に機能するため、用途が制限されます。

リン酸燃料電池(PAFC) :
PAFCは、ポリベンズイミダゾール酸膜に含まれるリン酸電解質を使用しています。比較的高温(約150~220°C)で動作し、定置型コージェネレーションや発電用途でよく使用されます。

プロトン交換膜(PEM)燃料電池 :
PEM燃料電池は、特に輸送や定置用途で最も一般的に使用されています。彼らは通常40%から60%の間の高いリターンを提供します。ただし、この効率は、動作温度、水素圧力、システム内の損失などの要因によって異なる場合があります。

固体酸化物形燃料電池(SOFC) :
SOFC燃料電池は、通常50%を超える高い効率を提供することが知られています。一部の高度なSOFC燃料電池は、60%以上の効率を達成できます。これらは、高効率が不可欠な固定アプリケーションでよく使用されます。

高温固体酸化物形燃料電池(HT-SOFC) :
HT-SOFCは、従来のSOFCよりもはるかに高い温度で動作するため、通常60%を超えるさらに高い効率を達成できます。これらの燃料電池は、主に定置型およびコージェネレーション用途で使用されます。

溶融炭酸塩燃料電池(FCFC) :
MCFC燃料電池は、通常50%から60%の高効率を達成できます。これらは、廃熱を回収して効率的に使用できるコージェネレーション用途でよく使用されます。

クリーンな輸送 :
燃料電池は、乗用車、トラック、バス、電車などの燃料電池自動車(FCV)の動力源として利用できます。原子炉格納容器は水素を燃料とし、水素と空気中の酸素を結合させて発電します。副産物として水と熱のみを生成するため、内燃機関車に代わるクリーンな選択肢となります。

定常エネルギー :
燃料電池は、バックアップおよびバックアップシステム、通信設備、携帯電話基地局、商業用および住宅用建物のエネルギー管理システム、分散型発電システムなど、さまざまな用途の定置用電源として使用できます。

ポータブル電子機器 :
燃料電池は、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、フィールド測定デバイスなどのポータブル電子機器に電力を供給できます。エネルギー密度が高く、ランタイムが長いため、ポータブルで長寿命の電力を必要とするアプリケーションにとって魅力的なソリューションとなっています。

軍事用途 :
燃料電池は、ドローン、軍用車両、野外監視および通信機器、防衛システムなどの軍事用途で使用でき、要求の厳しい環境でも信頼性が高く目立たない電力を提供します。

宇宙用途 :
宇宙産業では、燃料電池は人工衛星、宇宙ステーション、宇宙探査機に電力を供給するために使用されています。高効率、高信頼性、軽量化により、長期宇宙ミッションに最適な電源となっています。

産業用途 :
燃料電池は、コージェネレーション、分散型発電、廃水処理、産業プロセス用の熱および発電、再生可能エネルギー源からの水素製造など、さまざまな産業用途に使用できます。