燃料電池(Fuel Cell)の原理は、水の電気分解の逆の現象を用い、酸素と水素から電気を発生させます。燃焼反応を伴わず、発電効率が高いのでCO2の削減になります。生成物が水なので、環境を汚染しません。
水を電気分解すると−側（マイナス極＝陰極）に水素、＋側（プラス極＝陽極）に酸素が発生します。 燃料電池はこの逆の反応で、燃料として消費される水素、酸素を連続して補給することにより発電を行います。
燃料電池には５つの種類がありますが、基本的な構造は同じです。燃料電池の電解質（イオンが動き回るところ）に固体を使った固体酸化物燃料電池（SOFC）や、燃料の水素に、燃料電池内で炭素の少ない天然ガスを改質して用い、家庭用、携帯用、自動車用として適している固体高分子形燃料電池（PEFC）などがあります。その特徴をまとめると、次のようになります。

燃料電池（FC）は用いる電解質（イオンが動き回るところ）に固体を使った燃料電池を固体酸化物型燃料電池（SOFC）です。第三世代型燃料電池と呼ばれています。

固体高分子形燃料電池の発電のしくみは、燃料極に水素が、空気極に酸素が供給され、水素はセパレータの表面 に加工された細かい溝を通って燃料極に供給され、電極の触媒の作用により、電子と水素イオンに分解されます。 電子は外部回路を通って燃料極から空気極に移動し、電流をつくり出します。 水素イオンは固体高分子膜を通過して空気極に達し、酸素および外部回路を通 ってきた電子と結合し、水になります。 水素と酸素および電子の結合反応と同時に発生する熱は循環水によって回収され、温水をつくり出します。

SOFCにはいくつかの利点があります。まず、作動温度が高くできるため、反応を促進するための触媒が不要であることです。これにより、ランニングコストを低くできます。また、出力密度が高いため、装置を小型化できます。さらに、高温であるがゆえの排出ガスの再利用により、全体の効率を高めることができ、70%近い超高効率発電も可能となります 。

500〜600℃の低温領域で動作可能に
2006年1月18日 高度なセラミック製造プロセス技術の適用により、独立行政法人 産業技術総合研究所では、500〜600℃の低温領域で動作できるミリ〜サブミリ径チューブのSOFCの作製に成功しました。
セラミック電極構造の最適化により、セリア系セラミック材料で初めて1W/cm2の発電密度を570℃で可能にし、世界最高レベルのエネルギー変換特性を達成。このSOFCのマイクロセラミック部材の開発により、耐熱衝撃性が飛躍的に向上し急速起動停止運転にも対応可能なコンパクトなSOFCモジュールの実現が可能になりました。

■固体高分子形燃料電池（PEFC）の原理

固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell）とは、燃料電池の燃料の水素に、都市ガス等の燃料から「水素ガス」をつくり、空気中の酸素と化学反応させ発電します。
固体高分子形燃料電池（PEFC）とは電解質に固体高分子膜を使い、常温〜約100℃と低温で作動する燃料電池です。小型化がしやすく、起動・停止などの取り扱いやメンテナンスが容易です。家庭用、自動車用、携帯用などで急ピッチで開発が進んでおり、既に一部商用化されています。 固体高分子形燃料電池の特長として高電力密度のため単位体積、単位 重量あたりの出力が大きい。小型・軽量化が可能。 低温で作動するため、起動・停止などの取り扱いやメンテナンスが容易で、耐熱温度の低い安価な材料が使用可能です。 家庭用の発電と給湯などへの熱利用による高効率なコージェネレーションシステム、クリーンな排気と安い燃費が魅力の自動車用燃料電池、ノートパソコンや携帯電話の連続動作時間を伸ばすモバイル機器用電源などの分野で開発が進められています。