I lëngshëm ose i ngurtë, materiali përçues i elektrolitit bën të mundur kontrollin e kalimit të elektroneve.

Një depozitë furnizon vazhdimisht anodën dhe katodën me karburant : në rastin e një qelize karburanti hidrogjeni, anode merr hidrogjen dhe oksigjen katode, me fjalë të tjera ajër.
Anode shkakton oksidimin e karburantit dhe çlirimin e elektroneve, të cilat detyrohen nga elektroliti i ngarkuar me jon të kalojnë nëpër një qark të jashtëm. Ky qark i jashtëm ofron kështu një rrymë elektrike të vazhdueshme.

Jonet dhe elektronet, të mbledhura në katodë, pastaj rikombinojnë me karburantin e dytë, zakonisht oksigjenin. Kjo është reduktimi, gjenerimi i ujit dhe nxehtësisë përveç rrymës elektrike.
Për sa kohë që furnizohet, bateria funksionon vazhdimisht.

Në anode, pra kemi një oksidim elektrokimik të hidrogjenit :

H2 → 2H+ + 2nd-

Në katodë vërehet reduktimi i oksigjenit :

1⁄2O2 + 2H+ + 2nd- → H2O

Bilanci i përgjithshëm është atëherë :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) :
PEMFC-të përdorin një membranë polimeri, shpesh Nafion®, si elektrolite. Ato funksionojnë në temperatura relativisht të ulëta (rreth 80-100°C) dhe përdoren kryesisht në aplikimet e transportit, si makinat me hidrogjen, për shkak të fillimit të shpejtë të tyre dhe dendësisë së lartë të fuqisë.

Qelizat e ngurta të karburantit të oksidit (SOFC) :
SOFC-et përdorin një elektrolit të ngurtë, si oksidi i zirkoniumit të stabilizuar nga yttria (YSZ), dhe veprojnë në temperatura të larta (rreth 600-1000°C). Ato janë efikase për prodhimin e energjisë së palëvizshme dhe kogjenerimin për shkak të efikasitetit të tyre të lartë dhe ndjeshmërisë së ulët ndaj papastërtive të karburantit.

Qelizat e karburantit të oksidit të ngurtë me temperaturë të lartë (HT-SOFC) :
HT-SOFCs janë një variant i SOFC-ve që funksionojnë në temperatura edhe më të larta (mbi 800°C). Ato ofrojnë efikasitet të lartë dhe mund të fuqizohen nga një shumëllojshmëri karburantesh, duke i bërë ato një opsion tërheqës për aplikimet e palëvizshme që kërkojnë efikasitet të lartë.

Qelizat djegëse të karbonatit të shkrirë (FCFC) :
MCFC-të përdorin një elektrolit karbonati që shkrihet në temperatura të larta (rreth 600-700°C). Ato janë të efektshme për kogjenerimin dhe mund të punojnë me karburante që përmbajnë dyoksid karboni, duke i bërë ato të dobishme për kapjen dhe ruajtjen e CO2.

Qelizat alkaline të karburantit (AFC) :
CFLs përdorin një elektrolit alkaline, zakonisht një zgjidhje akute e potasit ose hidroksidit të natriumit. Ato janë efikase dhe jo të kushtueshme, por kërkojnë katalizatorë me bazë platini dhe punojnë më së miri me hidrogjen të pastër, gjë që kufizon aplikimet e tyre.

Qelizat djegëse të acidit fosforik (PAFC) :
PAFC-et përdorin një elektrolit të acidit fosforik që gjendet në një membranë acidi polybenzimidazole. Ato funksionojnë në temperatura relativisht të larta (rreth 150-220°C) dhe shpesh përdoren në cogjenerimin e palëvizshëm dhe aplikimet e prodhimit të energjisë elektrike.

Qelizat djegëse të membranës së shkëmbimit të protoneve (PEM) :
Qelizat djegëse PEM janë ndër më të përdorurat, veçanërisht në transportin dhe aplikimet e palëvizshme. Ato ofrojnë një kthim të lartë, zakonisht midis 40% dhe 60%. Megjithatë, kjo efektshmëri mund të ndryshojë në varësi të faktorëve të tillë si temperatura operative, presioni i hidrogjenit dhe humbjet në sistem.

Qelizat e ngurta të karburantit të oksidit (SOFC) :
Qelizat djegëse SOFC janë të njohura për të ofruar efikasitet të lartë, zakonisht më shumë se 50%. Disa qeliza të përparuara karburanti SOFC mund të arrijnë efektshmëri prej më shumë se 60%. Ato përdoren shpesh në aplikime të palëvizshme ku efikasiteti i lartë është thelbësor.

Qelizat e karburantit të oksidit të ngurtë me temperaturë të lartë (HT-SOFC) :
HT-SOFC-et veprojnë në temperatura shumë më të larta se SOFC-et konvencionale, duke i lejuar ata të arrijnë efikasitet edhe më të lartë, zakonisht më shumë se 60%. Këto qeliza djegëse përdoren kryesisht në aplikimet e palëvizshme dhe të kogjenerimit.

Qelizat djegëse të karbonatit të shkrirë (FCFC) :
Qelizat e karburantit MCFC mund të arrijnë efikasitet të lartë, zakonisht midis 50% dhe 60%. Ato përdoren shpesh në aplikimet e kogjenerimit ku nxehtësia e mbeturinave mund të rikuperohet dhe të përdoret në mënyrë efikase.

Transporti i pastër :
Qelizat e karburantit mund të përdoren si burim energjie për makinat me qeliza djegëse (FCV), si makinat, kamionët, autobusët dhe trenat. PCV-të përdorin hidrogjenin si karburant dhe prodhojnë energji elektrike duke kombinuar hidrogjenin me oksigjenin nga ajri. Ato prodhojnë vetëm ujë dhe nxehtësi si nënprodukte, duke ofruar një alternativë të pastër ndaj automjeteve motorike me djegie të brendshme.

Energjia e palëvizshme :
Qelizat e karburantit mund të përdoren si një burim i palëvizshëm energjie për një sërë aplikimesh, duke përfshirë sistemet rezervë dhe rezervë, strukturat e telekomunikacionit, kullat qelizore, stacionet bazë, sistemet e menaxhimit të energjisë për ndërtesat tregtare dhe rezidenciale dhe sistemet e shpërndarjes së prodhimit të energjisë elektrike.

Elektronika portative :
Qelizat djegëse mund të fuqizojnë pajisjet elektronike portative si laptopët, smartfonët, tabletët dhe pajisjet matëse në terren. Dendësia e tyre e lartë e energjisë dhe koha e zgjatur e ekzekutimit i bëjnë ato një zgjidhje tërheqëse për aplikacionet që kërkojnë fuqi portative dhe jetëgjatë.

Aplikimet ushtarake :
Qelizat e karburantit mund të përdoren në aplikimet ushtarake si dronët, automjetet ushtarake, pajisjet e vëzhgimit dhe komunikimit në terren, dhe sistemet mbrojtëse, duke ofruar fuqi të besueshme dhe diskrete në mjediset kërkuese.

Aplikimet hapësinore :
Në industrinë e hapësirës, qelizat djegëse përdoren për të fuqizuar satelitët, stacionet hapësinore dhe sondat hapësinore. Efikasiteti i tyre i lartë, besueshmëria dhe pesha e ulët i bëjnë ata një burim tërheqës energjie për misionet hapësinore afatgjata.

Aplikimet industriale :
Qelizat djegëse mund të përdoren në një sërë aplikimesh industriale si kogjenerimi, prodhimi i shpërndarë i energjisë, trajtimi i ujërave të zeza, prodhimi i nxehtësisë dhe energjisë për proceset industriale dhe prodhimi i hidrogjenit nga burime të ripërtëritshme.