Brennstoffzellen-Typen – Verschiedenen Variationen von Brennstoffzellen-Systemen sind aufgetaucht. Das Bekannteste ist das oben genannte und am weitesten entwickelte PEM-System, das Polymerelektrolyten benutzt. Dieses System soll für Fahrzeuge und portable Elektronik eingesetzt werden. Mehrere Entwickler sind auch daran, stationäre Anwendungen zu entwickeln. Das alkalische System, das ein flüssiges Elektrolyt braucht, ist die bevorzugte Brennstoffzelle für die Weltraumanwendung, eingeschlossen den Space Shuttle. Molten Carbonate (Flüssigkarbonat), Phosphoric Acid (Phosphorsäure) und Solid Oxide (Festsauerstoff) Brennstoffzellen sind für den stationären Gebrauch reserviert, so wie Energie erzeugende Anlagen für elektrische Einrichtungen. Unter diesen stationären Systemen ist das mit festem Sauerstoff angetriebene System das am wenigsten entwickelte, hat aber neue Aufmerksamkeit bekommen wegen den Durchbrüchen im Zellenmaterial und in den Zellenkonstruktionen. Bild 3 vergleicht die bekanntesten Brennstoffzellensysteme in Entwicklung.

Brennstoff-zell-Typ	Anwendungen	Vorteile	Grenzen	Status
Proton Exchange Membrane (PEMFC)	Mobile (Busse, Autos), portable Energie, mittlere bis grosse stationäre Energie-Erzeugung.	Kompaktes Design; relativ lange Lebensdauer; unterstützt von wichtigen Auto-Herstellern; bietet schnelles Anspringen, tiefe Betriebstemperatur, funktioniert mit 50% Effizienz.	Hohe Herstellungs-Kosten, braucht etliche Zusatzgeräte und reinen Wasserstoff, keine Toleranz bei Verunreinigungen; komplexes Hitze- und Wasser-Management.	Am besten entwickelt; limitierte Produktion; bietet vielversprechende Technologie.
Alkaline (AFC)	Weltraum (NASA), irdischer Transport (Deutsche U-Boote).	Wirtschaftliche Herstellungs- und Betriebskosten; braucht keinen Kompressor, schnelle Kathodenkinetik.	Gross; braucht reinen Wasser- und Sauerstoff.	Erste Generation; hat erneute wegen den wirtschaftlichen Betriebskosten.
Molten Carbonate (MCFC)	Grosse Energie-Erzeugung.	Hocheffizient, Hitze ist verwendbar.	Instabilität des Elektrolyten, limitierte Lebensdauer.	Gut entwickelt, halb kommerziell.
Phosphoric Acid (PAFC)	Mittlere bis grosse Energieerzeugung.	Kommerziell erhältlich, versch. Brennstoffe möglich, Hitze ist verwendbar.	Schlechte Effizienz, limitierte Lebensdauer, teurer Katalysator.	Stellt sich der Konkurrenz von PEMCF.
Solid Oxide (SOFC)	Mittlere bis grosse Energieerzeugung.	Hohe Effizienz, verschiedene Brennstoffe möglich, nimmt direkt Erdgas, kein Reformer nötig, funktioniert bei 60% Effizienz, Hitze ist verwendbar.	Hohe Betriebstemperatur, exotisches Material erforderlich, hohe Produktionskosten, Oxidation, tiefe spezifische Energie.	Am wenigsten entwickelt. Durchbrüche im Zellenmaterial und Zellendesign lösen neue Forschung aus.
Direct Methanol (DMFC)	Geeignet für portable, mobile und stationäre Anwendungen.	Kompaktes Design, weder Kompressor noch Befeuchter nötig, führt Methanol in flüssiger Form direkt zu.	Komplexe Zellen-konstruktion, schlechte Belastungseigenschaft, funktioniert mit 20% Effizienz.	Laborprototypen.

Bild 3: Vor- und Nachteile der verschiedenen Brennstoffzellensysteme.
Das PEM ist das am weitesten entwickelte System heute.

Das PEM-System erlaubt kompaktes Design und erzielt ein gutes Energie/Gewichtsverhältnis. Ein anderer Vorteil ist das schnelle Aufstarten wenn Wasserstoff angewendet wird. Die Zelle funktioniert bei relativ tiefen Temperaturen von ungefähr 80°C (176°F). Der Wirkungsgrad liegt bei annähernd 50 Prozent. (Im Vergleich, der Verbrennungsmotor hat einen Wirkungsgrad von ungefähr 15 %).

Die Grenzen des PEM-Systems sind die hohen Herstellungskosten und das komplizierte Wassermanagement. Der Kern enthält Wasserstoff, Sauerstoff und Wasser. Wenn er trocken ist, wird der Innenwiderstand gross und Wasser muss hinzugefügt werden, um das Systemgehen zu erhalten. Zu viel Wasser jedoch würde das System fluten.

Die PEM-Brennstoffzelle hat einen eingeschränkten Temperaturbereich. Einfrierendes Wasser kann den Kern beschädigen. Heizelemente sind erforderlich, um die Zelle innerhalb einer gewissen Temperaturspanne zu halten. Die Vorwärmzeit dauert lange und die Leistung im kalten Zustand ist schlecht. Auch grosse Temperaturen können dem System gefährlich werden.

Die PEM-Brennstoffzelle benötigt etliche Zusatzgeräte. Kompressoren, Pumpen und andere Apparate verbrauchen 30 Prozent der erzeugten Energie. Die PEM-Brennstoffzelle hat eine geschätzte Nutzungsdauer von 4000 Stunden, wenn sie in einem Fahrzeug installiert ist. Die verhältnismäßig kurze Lebenspanne wird durch den Aussetzbetrieb verursacht. Starten und stoppen verursachen ein Trocknen und Fluten, die den Membranendruck verursachen. Wenn das Aggregat  kontinuierlich genutzt würde, wäre eine Standzeit von 40.000 Stunden gut möglich. Das Ersetzen des Kerns verursacht die Hauptkosten.

Die PEM-Brennstoffzelle benötigt reinen Wasserstoff. Die Toleranz für Verschmutzungen wie Schwefel oder Kohlenmonoxid ist sehr klein. Kohlenmonoxid kann das System beschädigen. Die Membrane zersetzt sich, wenn verschiedene Brennstoffe benutzt werden. Das Prüfen und Reparieren einer Zelle erweisen sich als schwierig. Die Schwierigkeiten werden beim Instandhalten einer Brennstoffzelle offensichtlich, wenn man beachtet, dass eine typische 150V, 50 kW Einheit ungefähr 250 Zellen enthält.