Gorivne celice pretvarjajo kemično energijo v električno. Po delovanju so podobne baterijam, le da je kemične reaktante v gorivnih celicah mogoče napolniti, ko jih zmanjka. Za gorivno celico je običajno značilna vrsta uporabljenega elektrolita, delovna temperatura in možne uporabe. Večina raziskav gorivnih celic je bila osredotočena na uporabo v avtomobilih, čeprav jih raziskujejo tudi za raziskovanje vesolja.
Pomembna značilnost gorivnih celic je vrsta uporabljenega elektrolita. Elektrolit v gorivni celici električno povezuje gorivo in oksidant, hkrati pa ju ohranja fizično ločeno. Elektroliti, ki se uporabljajo v tehnologiji gorivnih celic, so lahko tekoči ali trdni, kar vodi do različnih oblikovnih prednosti in izzivov.
Koristen način razvrščanja gorivnih celic je njihova delovna temperatura. Številni modeli, kot je gorivna celica s trdnim oksidom, zahtevajo visoke delovne temperature za doseganje visoke energetske učinkovitosti. Reakcije pri teh visokih temperaturah lahko pogosto pretvorijo več notranje kemične energije v električno energijo, namesto da izgubijo veliko energije z odpadno toploto. Po drugi strani so gorivne celice z nižjimi delovnimi temperaturami običajno bolj prenosne. Gorivne celice iz polimerne izmenjave (PEMFC) se preučujejo za njihovo obetavno uporabo v transportu.
PEMFC lahko dosežejo relativno visoko učinkovitost, medtem ko delujejo pri temperaturi, nižji od 212 stopinj Fahrenheita (100 stopinj Celzija). Tako nizka delovna temperatura omogoča hiter zagon gorivnih celic. Ta vrsta gorivnih celic uporablja tudi trdno plastično folijo kot elektrolit, zaradi česar je tesnjenje gorivnih celic enostavnejše kot pri drugih vrstah elektrolitov. Zaradi te kombinacije funkcij je PEMFC idealen kandidat za zamenjavo avtomobilskih motorjev z notranjim zgorevanjem.
Nekateri domnevajo, da bodo gorivne celice sčasoma v celoti nadomestile transportne sisteme na osnovi bencina. Gospodarstvo, ki temelji na vodiku in ne na nafti, bi lahko uživalo več ključnih prednosti. Prvič, emisije vozil bi bile omejene na vodno paro, ki ne predstavlja očitne nevarnosti za okolje. Drugič, vozila, ki jih poganja vodik, se lahko sčasoma izkažejo za močnejše na enoto mase goriva. Nazadnje, oskrba z vodikom bi lahko bila obnovljiv vir, za razliko od fosilnih goriv, ki niso obnovljiva.
Alkalne gorivne celice so vrste, ki se uporabljajo pri raziskovanju vesolja, vključno z vesoljskimi leti Apollo na Luno. Združujejo vodik in kisik za proizvodnjo električne energije, pri čemer sproščajo toploto in vodo. Kot elektrolit v tej vrsti gorivnih celic se uporablja vodna alkalna raztopina. Alkalne gorivne celice uživajo visoko stopnjo tehnološkega razvoja in imajo lahko električno učinkovitost do 60 %. Stroški teh gorivnih celic pa so preprečili njihovo široko uporabo v zemeljskih aplikacijah.