固体氧化物燃料电池是一种在中高温条件下工作的全固态化学发电装置，它直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能。固体氧化物燃料电池是燃料电池中效率最高的一个。固体氧化物燃料电池不仅可以使用纯氢作为燃料，还可使用甲烷、汽柴油等常见的碳氢燃料，燃料适应性广；与质子交换膜燃料电池相比，固体氧化物燃料电池应用的催化剂主要为稀土元素，成本也相对较低；并且因为其高温反应条件，如果将余热回收利用实现热电联产，能量利用率可以高达90％以上，燃料被基本“吃干榨尽”。最特别的是，在完全不改变电池结构的情况下，固体氧化物燃料电池还可以逆向反应，作为电解池电解水制取氢气，兼具电解和发电的功能。“高温”是一把双刃剑，虽然提高了反应效率，但对材料和系统耐久性的要求也随之变高。因此开发耐高温材料、提高系统热管理能力，是制约固体氧化物燃料电池发展的关键因素。
固体氧化物燃料电池的组成与其他的燃料电池相似，主要区别在于其电解质为固态氧化物。使用时在阳极一侧持续通入燃料气体，燃料气体被具有催化作用的阳极表面吸附，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面；同时在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧气，并将其催化转化为氧负离子。氧负离子进入起电解质作用的固态氧离子导体，在浓度梯度作用下发生扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体在内部发生氧化还原反应。同时，阳极多余的电子通过外电路回到阴极，形成闭合回路，实现了化学能到电能的转化。
那么，为什么说固体燃料电池吃的是“粗粮”呢？这是因为相比于其他种类的燃料电池，固体氧化物燃料电池燃料适应性很广，且对燃料纯度要求相对较低，从气态的氢气、天然气、一氧化碳，到液态的各种碳氢化合物，乃至多组分混合物，固体氧化物燃料电池都可以照单全收，绝不“挑食”，实现高效率的能量转化。
吃“粗粮”的固体氧化物燃料电池具有更强的“身体素质”，工作能力也更强。之所以说他“身体素质”好，是因为固态电解质的应用避免了液态电解质带来的腐蚀问题，对构建材料的要求也比较低，因此对环境的耐受性更好，在很大程度上延长了燃料电池的使用寿命。固体氧化物燃料电池的工作能力更强，主要体现在两个方面：一是对于不同的工作环境有很强的适应能力。固体氧化物燃料电池的全固态结构方便进行各种模块化设计和工业放大，如果把一个固体氧化物燃料电池单元看作一块小小的“积木”，就可以通过不同的组装方式组合出各种样式的固体氧化物燃料电池堆，从而满足不同规模、不同层次的能源需求。二是固体氧化物燃料电池的能量转换效率高，是目前以碳基化合物（如天然气）为燃料的燃料电池中发电效率最高的一种，此外还可以副产优质热能，用于预热燃料、生产蒸汽，甚至与燃气轮机、蒸汽轮机等组成联合发电系统，不但具有较高的发电效率，同时也具有低污染的环境效益。
固体氧化物燃料电池具有催化剂成本低、能量转化效率高、产物无污染、便于模块化设计和易于工业放大等优点，是高效洁净利用碳基燃料的绿色发电系统。不管是作为大型集中发电、中型分散供电和小型家庭用电等固定电站，还是作为交通运输、基建设备、航天器动力等移动电源，都有广阔的应用前景。