Naarmate onze energiebehoefte toeneemt, neemt ook onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen toe. De angst voor uitputting van hulpbronnen en een grotere afhankelijkheid van buitenlandse olie heeft alternatieve energiebronnen, zoals brandstofcellen, echter in de schijnwerpers gezet. In plaats van brandstof te verbranden, werken ze door elektriciteit op te wekken via een chemische reactie. Een brandstofcel gebruikt een positieve elektrode (de kathode) en een negatieve elektrode (de anode) met daartussen een elektrolyt voor het geleiden van geladen deeltjes. Wetenschappers weten al meer dan een eeuw over brandstofcellen en NASA heeft ze in de jaren zestig ook gebruikt op het Apollo-ruimtevaartuig en later op de Space Shuttle.
Een van de meest efficiënte soorten brandstofcellen is de solid-oxide-brandstofcel (SOFC). In een SOFC wordt zuurstof door de kathode gestuurd, waarbij negatief geladen zuurstofionen vrijkomen die door de elektrolyt van de kathode naar de anode gaan. Bij de anode ontmoeten de ionen een brandstofgas en reageren, waarbij elektronen vrijkomen (evenals water, koolstofdioxide en warmte). Hierdoor ontstaat een stroom van bruikbare elektriciteit. Meerdere brandstofcellen worden samengevoegd in een reeks die bekend staat als een stapel.
SOFC's produceren niet alleen minder uitstoot, ze zijn ook ongeveer twee tot drie keer efficiënter dan interne verbrandingsmethoden. Een voordeel dat SOFC's hebben ten opzichte van waterstofbrandstofcellen is brandstofflexibiliteit - SOFC's kunnen op verschillende brandstoffen werken, waaronder waterstof en biobrandstoffen. Ze gebruiken ook goedkoper keramisch materiaal in plaats van edele metalen, in tegenstelling tot andere brandstofcellen. Ze zijn ook niet afhankelijk van het hergebruik van verspilde warmte (warmtekrachtkoppeling genoemd). Vanwege deze talrijke voordelen zijn SOFC's al nuttig gebleken voor het verwarmen van gebouwen.
Tal van beperkingen hebben hun toepasbaarheid op brede schaal echter beperkt in zaken als auto's. De SOFC's zijn namelijk erg groot en erg heet. De hoge temperatuur zorgt voor een hogere efficiëntie, maar levert ook technische problemen op. Typische SOFC's die op de markt zijn geweest, zoals de Bloom Energy Server (bekend als de Bloom Box), gebruiken dikke elektrolyten in de brandstofcellen om structurele ondersteuning toe te voegen. Maar dit veroorzaakt meer elektrische weerstand die moet worden overwonnen door hoge temperaturen.
In 2011 kondigden onderzoekers van de Universiteit van Maryland echter ontwikkelingen aan met een nieuw ontwerp en andere materialen voor de elektrolyt die een veel kleiner formaat mogelijk maken. De onderzoekers hebben ook met succes de bedrijfstemperatuur aanzienlijk verlaagd tot 650 graden Celsius (1202 graden Fahrenheit), een daling van 900 graden Celsius (1652 graden Fahrenheit). Dit verlaagt de kosten van de isolatiematerialen, die nodig zijn om de tijd die het systeem nodig heeft om op te warmen te verkorten.
Hoewel waterstofbrandstofcellen veel media-aandacht hebben gekregen als de toekomst van auto's op alternatieve energie, geloven velen dat SOFC's eigenlijk het meeste potentieel voor transport hebben. Zelfs nu de ontwikkelingen SOFC's praktischer maken voor gebruik in voertuigen, kunnen we bijvoorbeeld auto's zien die de batterij van een elektrische auto combineren met SOFC-technologie.
