固態氧化物燃料電池使用諸如用氧化釔穩定的氧化鋯等固態陶瓷電解質。其工作溫度位於800℃~1000℃之間。在這種燃料電池中,當氧陽向離子從陰極移動到陽極氧化燃料氣體(主要是氫和一氧化碳的混合物)使便產生能量。陽極生成的電子通過外部電路移動返回到陰極上,減少進入的氧,從而完成循環。
固態氧化物燃料電池的效率約為60%左右,可供工業用來發電和取暖,同時也具有為車輛提供備用動力的潛力。對於溶化的碳酸鹽燃料電池而言,高溫意即這種電池能抵禦一氧化碳的汙染,一氧化碳會隨時氧化成二氧化碳。這便省卻了外部重整從燃料中提取氫,而且這種電池還可以再直接使用石油或天然氣。固態氧化物燃料電池對目前所有燃料電池都有的硫汙染具有最大的耐受性。由於它們使用固態的電解質,這種電池比溶化的碳酸鹽燃料電池更穩定,然而它們用來承受所產生的高溫的建造材料卻要昂貴得多。