Flytande eller fast, elektrolytens ledande material gör det möjligt att kontrollera elektronernas passage.

En tank förser kontinuerligt anoden och katoden med bränsle : i fallet med en vätebränslecell tar anoden emot väte och katoden syre, med andra ord luft.
Anoden orsakar oxidation av bränslet och frisättning av elektroner, som tvingas av den jonladdade elektrolyten att passera genom en extern krets. Denna externa krets erbjuder därför en kontinuerlig elektrisk ström.

Joner och elektroner, samlade i katoden, rekombineras sedan med det andra bränslet, vanligtvis syre. Detta är reduktion, generering av vatten och värme utöver elektrisk ström.
Så länge det levereras går batteriet kontinuerligt.

Vid anoden har vi därför en elektrokemisk oxidation av vätet :

H2 → 2H+ + 2 : a-

Vid katoden observeras minskningen av syre :

1⁄2O2 + 2H+ + 2 : a- → H2O

Den totala balansräkningen är då :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Bränsleceller med protonutbytesmembran (PEMFC) :
PEMFC använder ett polymermembran, ofta Nafion®, som elektrolyt. De arbetar vid relativt låga temperaturer (cirka 80-100 °C) och används främst i transportapplikationer, såsom vätgasbilar, på grund av deras snabba start och höga effekttäthet.

Fastoxidbränsleceller (SOFC) :
SOFC använder en fast elektrolyt, såsom yttriastabiliserad zirkoniumoxid (YSZ), och fungerar vid höga temperaturer (cirka 600-1000 °C). De är effektiva för stationär kraftproduktion och kraftvärme på grund av sin höga effektivitet och låga känslighet för bränsleföroreningar.

Bränsleceller för fastoxid vid höga temperaturer (HT-SOFC) :
HT-SOFC är en variant av SOFC som fungerar vid ännu högre temperaturer (över 800 °C). De erbjuder hög effektivitet och kan drivas av en mängd olika bränslen, vilket gör dem till ett attraktivt alternativ för stationära applikationer som kräver hög effektivitet.

Bränsleceller med smält karbonat (FCFC) :
MCFC använder en karbonatelektrolyt som smälts vid höga temperaturer (cirka 600-700 °C). De är effektiva för kraftvärme och kan drivas med bränslen som innehåller koldioxid, vilket gör dem användbara för att fånga in och lagra CO2.

Alkaliska bränsleceller (AFC) :
Lågenergilampor använder en alkalisk elektrolyt, vanligtvis en vattenlösning av kaliumklorid eller natriumhydroxid. De är effektiva och billiga, men de kräver platinabaserade katalysatorer och fungerar bäst med rent väte, vilket begränsar deras tillämpningar.

Bränsleceller med fosforsyra (PAFC) :
PAFC använder en fosforsyraelektrolyt som finns i ett polybensimidazolsyramembran. De arbetar vid relativt höga temperaturer (cirka 150–220 °C) och används ofta i stationära kraftvärme- och kraftproduktionstillämpningar.

Bränsleceller med protonutbytesmembran (PEM) :
PEM-bränsleceller är bland de vanligaste, särskilt inom transport och stationära applikationer. De erbjuder en hög avkastning, vanligtvis mellan 40 % och 60 %. Denna effektivitet kan dock variera beroende på faktorer som driftstemperatur, vätetryck och förluster i systemet.

Fastoxidbränsleceller (SOFC) :
SOFC-bränsleceller är kända för att erbjuda hög effektivitet, vanligtvis över 50 %. Vissa avancerade SOFC-bränsleceller kan uppnå verkningsgrader på mer än 60 %. De används ofta i stationära applikationer där hög effektivitet är avgörande.

Bränsleceller för fastoxid vid höga temperaturer (HT-SOFC) :
HT-SOFC arbetar vid mycket högre temperaturer än konventionella SOFC, vilket gör att de kan uppnå ännu högre effektivitet, vanligtvis över 60 %. Dessa bränsleceller används främst i stationära och kraftvärmeapplikationer.

Bränsleceller med smält karbonat (FCFC) :
MCFC-bränsleceller kan uppnå hög effektivitet, vanligtvis mellan 50 % och 60 %. De används ofta i kraftvärmetillämpningar där spillvärme kan återvinnas och användas effektivt.

Rena transporter :
Bränsleceller kan användas som kraftkälla för bränslecellsfordon (FCV), såsom bilar, lastbilar, bussar och tåg. PCV : er använder vätgas som bränsle och genererar elektricitet genom att kombinera väte med syre från luften. De genererar endast vatten och värme som biprodukter, vilket ger ett rent alternativ till fordon med förbränningsmotor.

Stationär energi :
Bränsleceller kan användas som en stationär kraftkälla för en mängd olika applikationer, inklusive reserv- och reservsystem, telekommunikationsanläggningar, mobilmaster, basstationer, energihanteringssystem för kommersiella byggnader och bostadshus och distribuerade kraftgenereringssystem.

Bärbar elektronik :
Bränsleceller kan driva bärbara elektroniska enheter som bärbara datorer, smartphones, surfplattor och fältmätenheter. Deras höga energitäthet och förlängda drifttid gör dem till en attraktiv lösning för tillämpningar som kräver bärbar kraft med lång livslängd.

Militära tillämpningar :
Bränsleceller kan användas i militära tillämpningar som drönare, militärfordon, fältövervaknings- och kommunikationsutrustning och försvarssystem, vilket ger tillförlitlig och diskret kraft i krävande miljöer.

Tillämpningar i rymden :
Inom rymdindustrin används bränsleceller för att driva satelliter, rymdstationer och rymdsonder. Deras höga effektivitet, tillförlitlighet och låga vikt gör dem till en attraktiv kraftkälla för långvariga rymduppdrag.

Industriella tillämpningar :
Bränsleceller kan användas i en mängd olika industriella tillämpningar som kraftvärme, distribuerad kraftproduktion, avloppsrening, värme- och kraftproduktion för industriella processer och vätgasproduktion från förnybara källor.