Brennstoffzellen wandeln die chemische Energie des Brennstoffs direkt in Strom und Wärme um. Gemeinsam ist den verschiedenen Typen von Brennstoffzellen, dass ein so genannter Elektrolyt das Brenngas von der Luft trennt, Ionen aber durch den Elektrolyten wandern können. Bei der Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) sind es Sauerstoff-Ionen. Sie entstehen an der Kathode, wo Sauerstoff-Atome aus der Luft mit zwei zusätzlichen Elektronen beladen werden. Die dadurch entstehenden Ionen durchqueren den Elektrolyten zur Anode, die mit Brenngas – Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Gas wie Propan – versorgt wird. An der Anode geben die Sauerstoff-Ionen die zusätzlich aufgenommenen Elektronen wieder ab. Es entsteht elementarer Sauerstoff, der mit dem Brenngas chemisch zu Wasser und Kohlendioxid reagiert. Die frei werdenden Elektronen fließen als elektrischer Strom über einen äußeren Stromkreis zur Kathode zurück, wo sie sich erneut an Sauerstoff-Atome anlagern. Der Strom lässt sich nutzen, um etwa Motoren oder tragbare elektronische Geräte zu betreiben.
