目前，除單獨采用燃料電池發電外，還多采取燃料電池-燃氣輪機-汽輪發電機聯合運行，組成三合一的燃料電池發電站，從而提高經濟性和可靠性。所謂聯合運行，就是將用於發電的原燃料先後通過燃料電池、燃氣輪機和汽輪發電機的鍋爐裝置，實現燃料能量的係列轉換，三種發電設備同時發電。當燃料電池的燃料利用率為55％時，三種發電裝置的功率輸出最佳比例為35％、47％、17％。這種聯運形式是各國燃料電池應用的重要趨勢。
另外，由於燃料電池在工作中還要產生大量熱水、熱蒸汽，為充分利用這些熱能，目前也多采取“熱電聯用”，這樣，能源利用率大為提高，熱電綜合效率最佳時可達87％。
磷酸型電池效率
回顧燃料電池的發展曆程，也是既古老又年輕，既坎坷又迅速。這種先進的發電技術原理，早在19世紀前半葉就由英國科學家格勞勃發明了，但由於技術和經濟原因，長期未能應用於實際。
到本世紀60年代，隨著航天技術發展的需要，為解決其電源問題而開發應用了這種發電技術，才由美國公司研製成功，隨後就首先隨阿波羅登月船上了月球。與此同時，1967美國煤氣公司還製訂了燃料電池民用計劃，開始進行研究開發。隨後，日本、歐洲一些國家也參與了這項高技術的研究工作。
近20年來，美、日對燃料電池的發展都很重視。投入研究與發展經費大、進展快，效果好。
美國是發展燃料電池最快的國家，到1990年時已有23台燃料電池機組在運行，總裝機容量已達11萬千瓦。美國發展燃料電池的技術重點是提高燃料利用率，降低燃料電池的生產費用和發電成本，並注重多途徑開發技術。
1990年初，美國貝爾實驗室采用製造半導體所用的類似技術研製成功了微芯片式燃料電池，它能將混合氣體（煤氣）做燃料直接轉化成電，每公斤煤氣可發電1千瓦。這種燃料電池是由一個不到5000億分之一米厚的可滲透煤氣的氧化鋁薄膜夾在兩個薄鉑片之間組成。其優點是重量輕，成本低，充電方便，隻需更換煤氣膠囊。可取代目前使用的蓄電池和便攜式發電器。美國西屋公司已建成磷酸型1500千瓦級的燃料電池電站，現正建造7500千瓦級的新電站。美國還開發成功3千瓦固體燃料電池，正在研製25千瓦級固體電池。
美國能源部最近又研製成功一種陶瓷燃料電池，這種電池是將液體或氣體燃料放在兩塊波紋狀陶瓷片裏麵，使燃料同氧化劑直接進行化學反應獲得電能，因而它可不需要一般燃料電池所需的燃料箱。它同其他燃料電池相比，釋放的功率高2倍，發電效率已達55％～60％。
日本對燃料電池的開發也比較早，從1961年日本富士電機公司開始研製，到1972年製成10千瓦的堿性電池，1973年又轉入磷酸型電池開發，發展也很快。80年代初，日本就將發展燃料電池列入“月光計劃”，1986年起在某些地區就已推廣燃料電池發電。1991年5月12日，日本東京電力公司在千葉縣五井發電廠成功地建成了目前世界上最大功率的磷酸型燃料電池發電裝置，輸出功率達11萬千瓦。發電效率為41％。該燃料電池為磷酸水冷式，屬第一代產品。據估算，這套燃料電池組進入實用階段後，至少可滿足5000戶民用住宅的電力需求，因此，有人把它視為燃料電池步入商業化的第一步，具有較高開發價值。
1989年日本已建成200千瓦的這類電站，正著手建造4500千瓦級的電站。
第二代燃料電池是熔融碳酸鹽燃料電池，也已進入工業試驗階段。日本已在30千瓦級水平上獲得了成功。第三代燃料電池是固體電解質燃料電池，日本已在1千瓦級水平上試驗成功。1991年末，日本各電力公司和城市燃氣公司在大阪組成了磷酸型燃料電池發電技術研究合作社，計劃在1991年底前建成功率為5000千瓦和1000千瓦的新型燃料電池，1992年，日、美又決定聯合共同研製燃料電池，是以氣化煤作燃料的加高壓反應的類型，目標是在21世紀初，使30萬千瓦級電池達到實用化。
日本政府已在實施一項長期的推進燃料電池計劃，要在20世紀90年代初在商業區、醫院、體育場所等部門大麵積地使用燃料電池；90年代中、後期，在工業企業推廣；21世紀初達到全國發電總量的13％，使燃料電池成為未來的重要新能源。目前正在籌建5000千瓦級燃料電池電站，能連續運行8000小時，動力效率為40％，混合熱效率80％，預計2005年，日本將有1000萬千瓦的燃料電池廣泛應用於各個領域。