Bränsleceller omvandlar kemisk energi till elektricitet. De liknar batterier i funktion, förutom att de kemiska reaktanterna i en bränslecell kan fyllas på när de tar slut. En bränslecell kännetecknas vanligtvis av typen av elektrolyt som används, dess driftstemperatur och dess möjliga tillämpningar. Den mesta forskningen om bränsleceller har varit centrerad kring biltillämpningar, även om de också undersöks för utforskning av rymden.
En viktig egenskap hos en bränslecell är vilken typ av elektrolyt som används. En elektrolyt i en bränslecell förbinder bränslet och oxidationsmedlet elektriskt samtidigt som de hålls fysiskt åtskilda. Elektrolyter som används i bränslecellsteknik kan vara antingen flytande eller fasta, vilket leder till olika designfördelar och utmaningar.
Ett användbart sätt att klassificera bränsleceller är efter deras arbetstemperatur. Många konstruktioner, som bränslecellen med fast oxid, kräver höga driftstemperaturer för att uppnå hög energieffektivitet. Reaktioner vid dessa höga temperaturer kan ofta omvandla mer intern kemisk energi till elektricitet, snarare än att förlora mycket energi genom spillvärme. Bränsleceller med lägre driftstemperaturer är å andra sidan vanligtvis mer bärbara. Polymer utbytesmedlemsbränsleceller (PEMFC) studeras för deras lovande användning inom transport.
PEMFC kan uppnå en relativt hög effektivitet när de arbetar vid en temperatur som är lägre än 212 grader Fahrenheit (100 grader Celsius). En så låg driftstemperatur gör att bränslecellen kan starta snabbt. Denna typ av bränslecell använder också en solid plastfilm som elektrolyt, vilket gör tätningen av bränslecellen enklare än för andra typer av elektrolyter. Denna kombination av funktioner har gjort PEMFC till en idealisk kandidat för ersättning av bilförbränningsmotorer.
Vissa har spekulerat i att bränsleceller så småningom kommer att ersätta bensinbaserade transportsystem helt och hållet. En ekonomi baserad på väte, snarare än olja, kan ha flera viktiga fördelar. För det första skulle fordonsutsläpp begränsas till vattenånga, vilket inte utgör något uppenbart miljöhot. För det andra kan fordon som drivs av vätgas så småningom visa sig mer kraftfulla per massenhet bränsle. Slutligen kan tillgången på väte potentiellt vara en förnybar resurs, till skillnad från fossila bränslen, som inte är förnybara.
Alkaliska bränsleceller är den typ som används vid utforskning av rymden, inklusive Apollos rymdfärder till månen. De kombinerar väte och syre för att generera elektricitet och frigör värme och vatten i processen. En vattenhaltig alkalisk lösning används som elektrolyt i denna typ av bränslecell. Alkaliska bränsleceller åtnjuter en hög teknisk utveckling och kan ha en elektrisk verkningsgrad på upp till 60 %. Kostnaden för dessa bränsleceller har dock förhindrat att de används i stor utsträckning i markbaserade tillämpningar.