Sıvı veya katı, elektrolitin iletken malzemesi elektronların geçişini kontrol etmeyi mümkün kılar.

Bir tank sürekli olarak anot ve katoda yakıt sağlar : bir hidrojen yakıt hücresi söz konusu olduğunda, anot hidrojeni ve katot oksijeni, başka bir deyişle havayı alır.
Anot, yakıtın oksidasyonuna ve iyon yüklü elektrolit tarafından harici bir devreden geçmeye zorlanan elektronların salınmasına neden olur. Bu nedenle bu harici devre sürekli bir elektrik akımı sunar.

İyonlar ve elektronlar, katotta toplanır, daha sonra ikinci yakıtla, genellikle oksijenle yeniden birleşir. Bu, elektrik akımına ek olarak su ve ısı üreten indirgemedir.
Tedarik edildiği sürece pil sürekli çalışır.

Anotta, bu nedenle hidrojenin elektrokimyasal oksidasyonuna sahibiz :

H2 → 2H+ + 2.-

Katotta oksijenin azalması gözlenir :

1⁄2O2 + 2H+ + 2.→ H2O

Genel bilanço şu şekildedir :

H2 + 1/2 O2 → H2O

Proton Değişim Membran Yakıt Hücreleri (PEMFC) :
PEMFC'ler, elektrolit olarak genellikle Nafion® olan bir polimer membran kullanır. Nispeten düşük sıcaklıklarda (yaklaşık 80-100°C) çalışırlar ve hızlı başlatmaları ve yüksek güç yoğunlukları nedeniyle esas olarak hidrojen arabaları gibi nakliye uygulamalarında kullanılırlar.

Katı oksit yakıt hücreleri (SOFC'ler) :
SOFC'ler, itriya ile stabilize edilmiş zirkonyum oksit (YSZ) gibi katı bir elektrolit kullanır ve yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 600-1000°C) çalışır. Yüksek verimlilikleri ve yakıt safsızlıklarına karşı düşük hassasiyetleri nedeniyle sabit enerji üretimi ve kojenerasyon için verimlidirler.

Yüksek Sıcaklık Katı Oksit Yakıt Hücreleri (HT-SOFC) :
HT-SOFC'ler, daha da yüksek sıcaklıklarda (800°C'nin üzerinde) çalışan SOFC'lerin bir çeşididir. Yüksek verimlilik sunarlar ve çeşitli yakıtlarla çalıştırılabilirler, bu da onları yüksek verimlilik gerektiren sabit uygulamalar için çekici bir seçenek haline getirir.

Erimiş karbonat yakıt hücreleri (FCFC'ler) :
MCFC'ler, yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 600-700°C) kaynaşmış bir karbonat elektrolit kullanır. Kojenerasyon için verimlidirler ve karbondioksit içeren yakıtlarla çalışabilirler, bu da onları CO2'yi yakalamak ve depolamak için kullanışlı hale getirir.

Alkalin yakıt hücreleri (AFC'ler) :
CFL'ler, genellikle sulu bir potas veya sodyum hidroksit çözeltisi olan bir alkali elektrolit kullanır. Verimli ve ucuzdurlar, ancak platin bazlı katalizörlere ihtiyaç duyarlar ve uygulamalarını sınırlayan saf hidrojenle en iyi şekilde çalışırlar.

Fosforik asit yakıt hücreleri (PAFC) :
PAFC'ler, bir polibenzimidazol asit membranında bulunan bir fosforik asit elektroliti kullanır. Nispeten yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 150-220°C) çalışırlar ve genellikle sabit kojenerasyon ve enerji üretimi uygulamalarında kullanılırlar.

Proton değişim membranı (PEM) yakıt hücreleri :
PEM yakıt hücreleri, özellikle ulaşım ve sabit uygulamalarda en yaygın kullanılanlar arasındadır. Genellikle %40 ile %60 arasında yüksek getiri sağlarlar. Ancak bu verimlilik, çalışma sıcaklığı, hidrojen basıncı ve sistemdeki kayıplar gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Katı oksit yakıt hücreleri (SOFC'ler) :
SOFC yakıt hücrelerinin tipik olarak %50'yi aşan yüksek verimlilik sunduğu bilinmektedir. Bazı gelişmiş SOFC yakıt hücreleri, %60'tan fazla verimlilik sağlayabilir. Genellikle yüksek verimliliğin gerekli olduğu sabit uygulamalarda kullanılırlar.

Yüksek Sıcaklık Katı Oksit Yakıt Hücreleri (HT-SOFC) :
HT-SOFC'ler, geleneksel SOFC'lerden çok daha yüksek sıcaklıklarda çalışır ve tipik olarak %60'ın üzerinde daha da yüksek verimlilikler elde etmelerini sağlar. Bu yakıt hücreleri esas olarak sabit ve kojenerasyon uygulamalarında kullanılır.

Erimiş karbonat yakıt hücreleri (FCFC'ler) :
MCFC yakıt hücreleri, tipik olarak %50 ile %60 arasında yüksek verimlilik sağlayabilir. Genellikle atık ısının geri kazanılabildiği ve verimli bir şekilde kullanılabildiği kojenerasyon uygulamalarında kullanılırlar.

Temiz ulaşım :
Yakıt hücreleri, arabalar, kamyonlar, otobüsler ve trenler gibi yakıt hücreli araçlar (FCV'ler) için bir güç kaynağı olarak kullanılabilir. PCV'ler hidrojeni yakıt olarak kullanır ve hidrojeni havadaki oksijenle birleştirerek elektrik üretir. Yan ürün olarak sadece su ve ısı üreterek içten yanmalı motorlu araçlara temiz bir alternatif sunarlar.

Durağan enerji :
Yakıt hücreleri, yedekleme ve yedekleme sistemleri, telekomünikasyon tesisleri, baz istasyonları, ticari ve konut binaları için enerji yönetim sistemleri ve dağıtılmış güç üretim sistemleri dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için sabit bir güç kaynağı olarak kullanılabilir.

Taşınabilir Elektronik :
Yakıt hücreleri, dizüstü bilgisayarlar, akıllı telefonlar, tabletler ve saha ölçüm cihazları gibi taşınabilir elektronik cihazlara güç sağlayabilir. Yüksek enerji yoğunlukları ve uzun çalışma süreleri, onları taşınabilir, uzun ömürlü güç gerektiren uygulamalar için çekici bir çözüm haline getirir.

Askeri Uygulamalar :
Yakıt hücreleri, dronlar, askeri araçlar, saha gözetleme ve iletişim ekipmanları ve savunma sistemleri gibi askeri uygulamalarda kullanılabilir ve zorlu ortamlarda güvenilir ve gizli güç sağlar.

Uzay uygulamaları :
Uzay endüstrisinde, uydulara, uzay istasyonlarına ve uzay sondalarına güç sağlamak için yakıt hücreleri kullanılır. Yüksek verimlilikleri, güvenilirlikleri ve düşük ağırlıkları, onları uzun vadeli uzay görevleri için çekici bir güç kaynağı haline getirir.

Endüstriyel uygulamalar :
Yakıt hücreleri, kojenerasyon, dağıtılmış enerji üretimi, atık su arıtma, endüstriyel prosesler için ısı ve güç üretimi ve yenilenebilir kaynaklardan hidrojen üretimi gibi çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanılabilir.