如图《PAFC燃料电池基本结构》所示，电池中采用的是100%磷酸电解质，其常温下是固体，相变温度是42℃。氢气燃料被加入到阳极，在催化剂作用下被氧化成为质子，同时释放出两个自由电子。氢质子和磷酸结合成磷酸合质子，向正极移动。电子向正极运动，而水合质子通过磷酸电解质向阴极移动。因此，在正极上，电子、水合质子和氧气在催化剂的作用下生成水分子。具体的电极反应表达如下。
负极反应：
H2→ 2
正极反应：
O2 4
总反应：
O2 2H2→ 2H2O
磷酸燃料电池一般工作在200℃左右，采用铂作为催化剂，效率达到40%以上。由于不受二氧化碳限制，磷酸燃料电池可以使用空气作为阴极反应气体，也可以采用重整气作为燃料，这使得它非常适合用作固定电站。
