質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）使用水基的酸性聚合物膜作為其電解質(zhì)，具有鉑基電極。PEMFC電池在相對(duì)低的溫度（低于100攝氏度）下操作并且可以定制電輸出以滿足動(dòng)態(tài)功率需求。由于相對(duì)低的溫度和使用基于貴金屬的電極，這些電池必須在純氫氣下操作。PEMFC電池是目前用于輕型車輛和材料處理車輛的領(lǐng)先技術(shù)，并且在較小程度上用于固定和其它應(yīng)用。PEMFC燃料電池有時(shí)也稱為聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（也稱為PEMFC）。

氫燃料在陽(yáng)極處被處理，其中電子與鉑基催化劑的表面上的質(zhì)子分離。質(zhì)子通過(guò)膜到達(dá)電池的陰極側(cè)，同時(shí)電子在外部電路中行進(jìn)，產(chǎn)生電池的電輸出。在陰極側(cè)，另一個(gè)貴金屬電極將質(zhì)子和電子與氧氣結(jié)合以產(chǎn)生水，其作為唯一的廢物排出;氧可以以純化形式提供，或者在電極處直接從空氣中提取。

在升高的溫度下操作的PEMFC的變體被稱為高溫PEMFC（HTPEMFC）。通過(guò)將電解質(zhì)從水基改變?yōu)榛诘V物酸的系統(tǒng)，HTPEMFC可以在高達(dá)200攝氏度下操作。這克服了關(guān)于燃料純度的一些當(dāng)前限制，其中HTPEMFC能夠處理含有少量一氧化碳（CO）的重整產(chǎn)物。還可以通過(guò)消除加濕器來(lái)簡(jiǎn)化設(shè)備的平衡。

HTPEMFCs不優(yōu)于低溫PEMFC;兩種技術(shù)都在其優(yōu)勢(shì)所在的地方找到了利基。下表總結(jié)了兩種PEMFC變量之間的差異：

直接甲醇燃料電池（DMFC）是一套相對(duì)較新的燃料電池技術(shù);它是在20世紀(jì)90年代由美國(guó)的幾個(gè)機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)明和開發(fā)的，包括NASA和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。它類似于PEM電池，因?yàn)樗褂镁酆衔锬ぷ鳛殡娊赓|(zhì)。然而，DMFC陽(yáng)極上的鉑-釕催化劑能夠從液體甲醇中吸收氫，消除了對(duì)燃料重整器的需要。因此純甲醇可以用作燃料，因此名稱。

甲醇作為燃料提供了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它是便宜的，但具有相對(duì)高的能量密度，并且可以容易地運(yùn)輸和儲(chǔ)存。其可以從可以保持充滿的儲(chǔ)液器或者在可以在使用時(shí)快速更換的盒中供應(yīng)到燃料電池單元。

DMFC在60℃至130℃的溫度范圍內(nèi)工作，并且傾向于用于具有適度功率要求的應(yīng)用，例如移動(dòng)電子設(shè)備或充電器和便攜式電源組。在各個(gè)國(guó)家中看到商業(yè)牽引的DMFC的一個(gè)特定應(yīng)用是用于材料搬運(yùn)車輛的DMFC動(dòng)力單元的使用。許多這些單元已經(jīng)銷售到商業(yè)倉(cāng)庫(kù)，其中叉車通常用電池組供電。通過(guò)切換到燃料電池，倉(cāng)庫(kù)可以在幾分鐘內(nèi)為其卡車加油，與為電池充電所需的時(shí)間相比。燃料電池還消除了對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的電池充電基礎(chǔ)設(shè)施的需要，從而使得更多的占地面積可用于其他用途。

固體氧化物燃料電池在非常高的溫度下工作，所有燃料電池類型中的最高溫度在大約800℃至1000℃。在將燃料轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，它們的效率可以超過(guò)60％;如果他們產(chǎn)生的熱也被利用;它們將燃料轉(zhuǎn)化為能量的總效率可以超過(guò)80％。

SOFC使用固體陶瓷電解質(zhì)，例如用氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，而不是液體或膜。它們的高工作溫度意味著燃料可以在燃料電池本身內(nèi)重整，消除了對(duì)外部重整的需要，并允許單元與各種烴燃料一起使用。與其它類型的燃料電池相比，它們還相對(duì)耐燃料中的少量硫，因此可以與煤氣一起使用。

高操作溫度的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是改善了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，消除了對(duì)金屬催化劑的需要。然而，高溫存在一些缺點(diǎn)：這些電池需要更長(zhǎng)的啟動(dòng)和達(dá)到操作溫度，它們必須由堅(jiān)固的耐熱材料構(gòu)造，并且它們必須被屏蔽以防止熱損失。

SOFC有三種不同的SOFC幾何形狀：平面，共面和微管。在平面設(shè)計(jì)中，部件被組裝成平坦堆疊，其中空氣和氫傳統(tǒng)上通過(guò)內(nèi)置于陽(yáng)極和陰極中的通道流過(guò)單元。在管狀設(shè)計(jì)中，空氣被供應(yīng)到延長(zhǎng)的固體氧化物管（其在一端密封）的內(nèi)部，同時(shí)燃料圍繞管的外部流動(dòng)。管本身形成陰極，并且電池部件圍繞管構(gòu)造成層。

SOFC廣泛地用于大型和小型固定發(fā)電：平面型發(fā)電應(yīng)用于例如BloomEnergy的100千瓦離網(wǎng)發(fā)電機(jī)和具有幾千瓦輸出的SOFC，正在測(cè)試用于較小的熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用，例如家用組合熱和功率（CHP）。輸出功率范圍內(nèi)的微管狀SOFC也正在為小型便攜式充電器開發(fā)。