Kuro elementai cheminę energiją paverčia elektra. Savo funkcija jie panašūs į baterijas, išskyrus tai, kad kuro elemente esantys cheminiai reagentai gali būti papildyti, kai jie išsenka. Kuro elementas paprastai apibūdinamas naudojamo elektrolito tipu, jo darbine temperatūra ir galimomis panaudojimo galimybėmis. Dauguma kuro elementų tyrimų buvo sutelkti į automobilių pritaikymą, nors jie taip pat tiriami kosmoso tyrinėjimams.
Svarbi kuro elemento savybė yra naudojamo elektrolito tipas. Kuro elemente esantis elektrolitas elektra sujungia kurą ir oksidatorių, išlaikant juos fiziškai atskirai. Kuro elementų technologijoje naudojami elektrolitai gali būti skysti arba kieti, todėl gali atsirasti įvairių dizaino pranašumų ir iššūkių.
Naudingas kuro elementų klasifikavimo būdas yra jų darbinė temperatūra. Daugeliui konstrukcijų, pavyzdžiui, kietojo oksido kuro elementų, reikalinga aukšta darbo temperatūra, kad būtų pasiektas didelis energijos vartojimo efektyvumas. Reakcijos esant tokioms aukštoms temperatūroms dažnai gali paversti daugiau vidinės cheminės energijos į elektros energiją, o ne prarasti daug energijos per atliekinę šilumą. Kita vertus, kuro elementai su žemesne darbine temperatūra paprastai yra nešiojamesni. Tiriami polimerų mainų kuro elementai (PEMFC) dėl jų perspektyvaus pritaikymo transporte.
PEMFC gali pasiekti gana aukštą efektyvumą, kai veikia žemesnėje nei 212 laipsnių Farenheito (100 laipsnių Celsijaus) temperatūroje. Tokia žema darbinė temperatūra leidžia kuro elementui greitai įsijungti. Šio tipo kuro elementuose kaip elektrolitas taip pat naudojama kieta plastikinė plėvelė, todėl kuro elemento sandarinimas yra paprastesnis nei kitų tipų elektrolitų. Šis funkcijų derinys padarė PEMFC idealiu kandidatu pakeisti automobilių vidaus degimo variklius.
Kai kurie spėja, kad kuro elementai ilgainiui visiškai pakeis benzinines transporto sistemas. Ekonomika, pagrįsta vandeniliu, o ne nafta, gali turėti keletą pagrindinių privalumų. Pirma, transporto priemonių emisija apsiribotų vandens garais, kurie nekelia jokios akivaizdžios grėsmės aplinkai. Antra, vandeniliu varomos transporto priemonės ilgainiui gali pasirodyti galingesnės degalų masės vienetui. Galiausiai, vandenilio tiekimas gali būti atsinaujinantis išteklius, skirtingai nei iškastinis kuras, kuris nėra atsinaujinantis.
Šarminio kuro elementai naudojami kosmoso tyrinėjimams, įskaitant „Apollo“ kosminius skrydžius į Mėnulį. Jie sujungia vandenilį ir deguonį, kad gamintų elektrą, išskirdami šilumą ir vandenį. Šio tipo kuro elementuose kaip elektrolitas naudojamas vandeninis šarminis tirpalas. Šarminiai kuro elementai pasižymi aukštu technologijų išsivystymo lygiu ir gali turėti iki 60 % elektros naudingumo koeficientą. Tačiau dėl šių kuro elementų kainos jie nebuvo plačiai naudojami antžeminėse srityse.