Das Kapitel erläutert die Grundlagen und thermodynamischen Zusammenhänge der Energieumwandlung in Brennstoffzellen. Nach einer Einführung in das Funktionsprinzip elektrochemischer Stromerzeugung werden die wichtigsten Zelltypen beschrieben: alkalische Brennstoffzelle (AFC), Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC), Festoxidbrennstoffzelle (SOFC), Schmelzcarbonatbrennstoffzelle (MCFC) und Phosphorsäurebrennstoffzelle (PAFC). Für jede Bauart werden Aufbau, Betriebstemperatur, Reaktionsmechanismus und Wirkungsgrad dargestellt. Die thermodynamische Analyse umfasst freie Reaktionsenthalpie, reversible Zellspannung und den Einfluss von Temperatur und Verlusten auf die Effizienz. Ein Beispiel zur PEM-Brennstoffzelle zeigt die Berechnung von elektrischer Leistung, Wirkungsgrad und Wärmeabgabe sowie die exergetische Bewertung. Das Kapitel bietet eine kompakte Grundlage zum Verständnis, zur Modellierung und zur Bewertung der Brennstoffzelle als Schlüsseltechnologie einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft.