Etapy pracy ogniwa PAFC: absorpcja 1 cząsteczki tlenu na katodzie i 2 cząsteczek wodoru na anodzie, jonizacja 2 atomów tlenu na katodzie i 4 atomów wodoru na anodzie, migracja 4 protonów przez elektrolit od anody do katody, rekombinacja na katodzie 2 jonów tlenu i 2 atomów wodoru do 2 jonów , a następnie do 2 cząstek wody.
Zalety ogniw fosforanowych to: stosunkowo niska temperatura ich pracy – od 150 do 200 °C, tolerancja na , który nie jest dla tych ogniw szkodliwy, a jedynie rozcieńcza elektrolit, oraz możliwość pracy w skojarzeniu – oprócz energii elektrycznej wytwarzają też ciepło. Wadami tych ogniw jest: stosunkowo mała sprawność elektryczna, bo 37–42% jeżeli paliwem jest gaz ziemny, konieczność wstępnego reformowania paliwa z zewnętrznym urządzeniu oraz konieczność usuwania do poziomu 3–5%.
Reakcja konwersji paliwa do wodoru może przebiegać według jednego z dwóch mechanizmów: w egzotermicznym utlenianiu paliwa gazowego w obecności katalizatora wydziela się ciepło, które może być wykorzystane do podgrzewania czynnika grzewczego opuszczającego układ ogniw paliwowych.