الکترون نیز از طریق مدار خارجی (در اینجا یک سیم متصل به منبع نوری مانند لامپ) به سوی کاتد هدایت می‌شود. سپس یون‌ها و الکترون‌ها در مجاورت کاتد با اکسیژن واکنش داده و تولید آب می‌کنند. حرکت الکترون از آند به کاتد از طریق مدار خارجی جریان برق را به‌وجود می‌آورد که قابل استفاده در وسایل برقی است و آب حاصل در کاتد نیز می‌تواند مورد استفاده مجدد قرار گیرد. از عنصر نیکل معمولاً به‌عنوان کاتالیست در قطب کاتد استفاده می‌شود.
 
یک واحد (سلول) پیل سوختی معمولی ولتاژی در حدود 6/0 تا 7/0 ولت تولید می‌کند. برای تولید ولتاژ بالا، تعداد زیادی از این ساختارهای ساندویچ مانند به‌صورت سری و موازی به یکدیگر بسته می‌شوند. (stack). راندمان این پیل‌ها 50 % تا بالای 70 تا 80 درصد در مواردی است که از راندمان یک موتور احتراقی (راندمان 40%) در تولید انرژی الکتریکی بیشتر است.

از مهم‌ترین مزایای پیل‌های سوختی راندمان بالا در تولید انرژی و اتلاف بسیار کمِ انرژی و حرارت، آلایندگی کم، قابلیت نقل و انتقال و نصب آسان و هزینه‌های نگهداری کم، قابل اعتماد بودن سیستم، کم صدا و کم حجم بودن دستگاه، انعطاف‌پذیر بودن با انواع سوخت مصرفی و مواردی از این دست است که همگی این مزایا، پیل سوختی را به‌عنوان منبع تولید‌کننده انرژی بسیار مناسب در وسایل نقلیه، تجهیزات همراه یا پرتابل و سایر پایانه‌های ثابت نظیر نیروگاه‌های تولید برق با توان‌های متفاوت قابل بهره‌برداری کرده است. همچنین قابلیت تامین انرژی ساختمان‌ها به‌خصوص در شرایطی که دسترسی به شبکه سراسری امکان‌پذیر نیست یا ساختمان‌هایی که قطع برق در آن جبران‌ناپذیر است نظیر بیمارستان‌ها یا دکل‌های مخابراتی، از این نوع منبع انرژی جای‌گزین به‌خوبی بهره‌برداری شده است.