作为将化学能直接转换成电能的新型发电技术的应用，燃料电池具有许多独特优点：
一是热损耗小，发电效率高，一般可达到40%～50%，最高可望达到60%～70%，而且不受负荷变动的影响。目前，国际上火电厂的效率不超过40%，在我国的燃煤电厂效率才27%～28%。
二是低污染，燃料电池在发电过程中，既不需要锅炉、燃烧器等燃烧设备，也不需要汽轮机等高速旋转设备，因此，既不排放温室效应物质和有毒物质，也没有噪音干扰。
三是原燃料适应性强，燃料电池所用燃料可以多种多样，它都能“消化”，煤、油、气等都可以。
四是用途广，可用于宇宙航天、航空和地面动力供电，适于布置在城乡、海岛、居民区和企业内部热电负荷区。
目前，除单独采用燃料电池发电外，还多采取燃料电池-燃气轮机-汽轮发电机联合运行，组成三合一的燃料电池发电站，从而提高经济性和可靠性。所谓联合运行，就是将用于发电的原燃料先后通过燃料电池、燃气轮机和汽轮发电机的锅炉装置，实现燃料能量的系列转换，三种发电设备同时发电。当燃料电池的燃料利用率为55%时，三种发电装置的功率输出最佳比例为35%、47%、17%。这种联运形式是各国燃料电池应用的重要趋势。
另外，由于燃料电池在工作中还要产生大量热水、热蒸汽，为充分利用这些热能，目前也多采取“热电联用”，这样，能源利用率大为提高，热电综合效率最佳时可达87%。