氫燃料電池因不排碳成為推動未來清潔能源系統的生力軍，可提供交通載具、汽電共生（combined heat and power, CHP）、不斷電系統（uninterruptible power systems, UPS）和主電源系統等固定式電源以及3C產品可攜式電力的應用。

燃料電池運用氫氣與氧氣進行化學反應，氫為所需燃料，可提供高能量效率與燃料之迅速補給。以下主要探究氫能在固定式電源應用中做為替代能源（alternative energy source）的潛力，並針對適用於大型固定應用的四大主要燃料電池與其適用功能提出分析，以期提高未來氫能在固定電源應用中之占比。

氫燃料電池與傳統電池不同，燃料電池並不儲存電力，其所提供的電能是從燃料中所產生的化學能轉換而成。因此，各類燃料電池具有不同的操作特性與性能，透過燃料電池中的化學反應可適用於：汽電共生（CHP）、輔助再生能源發電與提高電力產生與使用的效率等範疇。

燃料電池可根據輸入燃料的類型（氣體、固體或液體）、使用的電解質（液體或固體），或燃料消耗的方式（直接或間接）等作為分類標準，而最為廣泛使用的分類方式則是考量操作溫度：低溫、中溫與高溫，溫度分類標準如下：
一、低溫（冷）燃料電池，操作溫度為20-100°C
二、中溫（熱）燃料電池，操作溫度在200-300°C
三、高溫燃料電池，操作溫度在600-1500 °C

六大燃料電池類型，按其操作溫度各異，如下所示：
一、鹼性燃料電池（Alkaline Fuel Cells, AFCs）操作溫度約為70°C
二、直接甲醇燃料電池（Direct methanol fuel cells, DMFCs）操作溫度 60-130°C
三、熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbon Fuel Cells, MCFCs）操作溫度 650 °C
四、磷酸燃料電池（Phosphoric acid fuel cells, PAFCs）操作溫度180-200 °C
五、質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFCs）可同時適用於100°C的低溫與稍高之150°C至200°C的操作溫度
六、固態氧化物燃料電池（solid oxide fuel cells, SOFCs）可在800-1000 °C的高溫下操作。

在上述燃料電池技術，其中低溫AFC適用於攜帶式電源與交通載具的動力電源，另外MCFC, PAFC, PEMFC, SOFC, DMFC五項適用於固定式應用。就全球燃料電池技術市場之場規模與產值而言，固定式應用將成為主流，此波利基來自於備用電源和住宅用戶的需求增加。因電能轉換效率高，適合大型固定應用的有：MCFC, PAFC, PEMFC, SOFC四大電池；按其發電規模差異，其發電功率範圍從5瓩（kw）- 2.8 百萬（MW），設備的額定功率範圍為 0.5 瓩（kw）- 400 瓩（kw）﹔整體而言，以質子交換膜燃料電池（PEMFC）因操作溫度低加上啟動效率佳，應用最為廣泛﹔而DMFC則特別適合於小型家庭固定式應用。

下述分析將聚焦於四大適用於大型固定應用之燃料電池技術，並重點說明各類電池技術的優缺點與適用範疇：
一、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）
高溫燃料電池，使用碳酸鹽作為電解質，在溫度約為650 °C時，會熔融成液體狀，此時具有極佳的離子傳導度。
（一）淨電效率（Typical Electrical Efficiency）: 50%
（二）發電量：300–3000瓩（kw）
（三）優點：具燃料彈性（Fuel flexibility）、高效能，適用於混和／燃氣渦輪循環（hybrid/gas turbine cycle）、碳捕獲、汽電共生。
（四）缺點：電池零件易受高溫腐蝕而增加故障率、啟動時間長、低功率密度。
（五）適用範疇：供電事業、分散式發電。

二、磷酸燃料電池（PAFC）
為中溫燃料電池，使用高濃度磷酸液為電解質，特色為電解質穩定，在民生用途上應用甚廣。
（一）淨電效率： 50%
（二）發電量：5–400 瓩（kw）
（三）優點：對燃料雜質（fuel impurities）的耐受度增強，適用於汽電共生。
（四）缺點：催化劑昂貴、啟動時間長、具硫敏感性（Sulfur sensitivity）。
（五）適用範疇：分散式發電。

三、質子交換膜燃料電池（PEMFC）
需以固態高分子膜為電解質，以氫氣為燃料，其優點為氫分子的反應效率快，因而發電效率較高。
（一）淨電效率：60%直接氫氣、40%重組燃料（reformed fuel）
（二）發電量：1–100 瓩（kw）
（三）優點：固體電解質減少了腐蝕與電解質管理問題，適合低溫操作、可快速啟動。
（四）缺點：催化劑昂貴、對燃料雜質敏感。
（五）適用範疇：備用電源、分散式發電、電動交通載具、電網支持、可攜式電源、電轉電技術（Power-to-power）。

四、固態氧化物燃料電池（SOFC）
為高溫燃料電池，採用固態陶瓷材料做為電解質，具備高能量轉換效率以及多種燃料選擇性，不需使用貴金屬做催化劑。
（一）淨電效率：60%
（二）發電量：1–2000 瓩（kw）
（三）優點：具燃料彈性、高效能、具可逆操作潛力，適用於汽電共生、混和／燃氣渦輪循環。
（四）缺點：電池零件易受高溫腐蝕而增加故障率、啟動時間長不適合做緊急電源。
（五）適用範疇：輔助電源、分散式發電、供電事業。