Skysta arba kieta, laidži elektrolito medžiaga leidžia kontroliuoti elektronų judėjimą.

Bakas nuolat tiekia anodą ir katodą kuru : vandenilio kuro elemento atveju anodas gauna vandenilį ir katodo deguonį, kitaip tariant, orą.
Anodas sukelia kuro oksidaciją ir elektronų išsiskyrimą, kuriuos jonų įkrautas elektrolitas verčia praeiti per išorinę grandinę. Todėl ši išorinė grandinė siūlo nuolatinę elektros srovę.

Jonai ir elektronai, surinkti į katodą, tada rekombinuojami su antruoju kuru, paprastai deguonimi. Tai yra sumažinimas, be elektros srovės, generuojantis vandenį ir šilumą.
Kol jis tiekiamas, akumuliatorius veikia nuolat.

Todėl anode turime elektrocheminę vandenilio oksidaciją :

H2 → 2H+ + 2-as-

Katodo metu stebimas deguonies sumažėjimas :

1⁄2O2 + 2H+ + 2- → H2O

Bendras balansas yra toks :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Protonų mainų membraniniai kuro elementai (PEMFC) :
PEMFC kaip elektrolitą naudoja polimerinę membraną, dažnai Nafion®. Jie veikia palyginti žemoje temperatūroje (apie 80–100 °C) ir daugiausia naudojami transporto srityse, pavyzdžiui, vandeniliniuose automobiliuose, dėl greito užvedimo ir didelio galios tankio.

Kietojo oksido kuro elementai (SOFC) :
SOFC naudoja kietą elektrolitą, pvz., Itris stabilizuotą cirkonio oksidą (YSZ), ir veikia aukštoje temperatūroje (apie 600–1000 °C). Jie yra efektyvūs stacionariai elektros energijos gamybai ir kogeneracijai dėl didelio efektyvumo ir mažo jautrumo kuro priemaišoms.

Aukštos temperatūros kietojo oksido kuro elementai (HT-SOFC) :
HT-SOFC yra SOFC variantas, veikiantis dar aukštesnėje temperatūroje (virš 800 °C). Jie pasižymi dideliu efektyvumu ir gali būti varomi įvairiais degalais, todėl yra patraukli galimybė stacionariems darbams, kuriems reikalingas didelis efektyvumas.

Lydytieji karbonatiniai kuro elementai (FCFC) :
MCFC naudoja karbonatinį elektrolitą, kuris susilieja aukštoje temperatūroje (apie 600–700 °C). Jie yra efektyvūs kogeneracijai ir gali būti varomi kuru, kuriame yra anglies dioksido, todėl yra naudingi surenkant ir saugant CO2.

Šarminiai kuro elementai (AFC) :
CFL naudoja šarminį elektrolitą, paprastai vandeninį kalio arba natrio hidroksido tirpalą. Jie yra efektyvūs ir nebrangūs, tačiau jiems reikalingi platinos katalizatoriai ir jie geriausiai veikia su grynu vandeniliu, o tai riboja jų naudojimą.

Fosforo rūgšties kuro elementai (PAFC) :
PAFC naudoja fosforo rūgšties elektrolitą, esantį polibenzimidazolo rūgšties membranoje. Jie veikia palyginti aukštoje temperatūroje (apie 150–220 °C) ir dažnai naudojami stacionarioje kogeneracijoje ir elektros energijos gamyboje.

Protonų mainų membranos (PEM) kuro elementai :
PEM kuro elementai yra vieni iš dažniausiai naudojamų, ypač transportuojant ir stacionariai. Jie siūlo didelę grąžą, paprastai nuo 40% iki 60%. Tačiau šis efektyvumas gali skirtis priklausomai nuo tokių veiksnių kaip darbinė temperatūra, vandenilio slėgis ir nuostoliai sistemoje.

Kietojo oksido kuro elementai (SOFC) :
Yra žinoma, kad SOFC kuro elementai pasižymi dideliu efektyvumu, paprastai viršijančiu 50%. Kai kurie pažangūs SOFC kuro elementai gali pasiekti didesnį nei 60% efektyvumą. Jie dažnai naudojami stacionariuose įrenginiuose, kur būtinas didelis efektyvumas.

Aukštos temperatūros kietojo oksido kuro elementai (HT-SOFC) :
HT-SOFC veikia daug aukštesnėje temperatūroje nei įprasti SOFC, todėl jie gali pasiekti dar didesnį efektyvumą, paprastai viršijantį 60%. Šie kuro elementai daugiausia naudojami stacionariuose ir kogeneraciniuose įrenginiuose.

Lydytieji karbonatiniai kuro elementai (FCFC) :
MCFC kuro elementai gali pasiekti didelį efektyvumą, paprastai nuo 50% iki 60%. Jie dažnai naudojami kogeneracijos įrenginiuose, kuriuose atliekinę šilumą galima regeneruoti ir efektyviai panaudoti.

Švarus transportas :
Kuro elementai gali būti naudojami kaip kuro elementais varomų transporto priemonių, pvz., lengvųjų automobilių, sunkvežimių, autobusų ir traukinių, energijos šaltinis. PCV naudoja vandenilį kaip kurą ir gamina elektros energiją, derindami vandenilį su deguonimi iš oro. Jie gamina vandenį ir šilumą tik kaip šalutinius produktus, suteikdami švarią alternatyvą transporto priemonėms su vidaus degimo varikliais.

Stacionari energija :
Kuro elementai gali būti naudojami kaip stacionarus energijos šaltinis įvairioms reikmėms, įskaitant atsargines ir atsargines sistemas, telekomunikacijų įrenginius, mobiliojo ryšio bokštus, bazines stotis, komercinių ir gyvenamųjų pastatų energijos valdymo sistemas ir paskirstytas energijos gamybos sistemas.

Nešiojama elektronika :
Kuro elementai gali maitinti nešiojamus elektroninius prietaisus, tokius kaip nešiojamieji kompiuteriai, išmanieji telefonai, planšetiniai kompiuteriai ir lauko matavimo prietaisai. Dėl didelio energijos tankio ir ilgesnio veikimo laiko jie yra patrauklus sprendimas programoms, kurioms reikalinga nešiojama, ilgaamžė energija.

Kariniai taikymai :
Kuro elementai gali būti naudojami kariniams tikslams, tokiems kaip dronai, karinės transporto priemonės, lauko stebėjimo ir ryšių įranga bei gynybos sistemos, užtikrinančios patikimą ir diskretišką galią sudėtingoje aplinkoje.

Kosminės erdvės taikymas :
Kosmoso pramonėje kuro elementai naudojami palydovams, kosminėms stotims ir kosminiams zondams maitinti. Dėl didelio efektyvumo, patikimumo ir mažo svorio jie yra patrauklus energijos šaltinis ilgalaikėms kosminėms misijoms.

Pramoninis pritaikymas :
Kuro elementai gali būti naudojami įvairiose pramonės srityse, tokiose kaip kogeneracija, paskirstyta elektros energijos gamyba, nuotekų valymas, šilumos ir elektros energijos gamyba pramoniniams procesams ir vandenilio gamyba iš atsinaujinančiųjų išteklių.