Mit einer Arbeitstemperatur zwischen 620 und 660 °C ist die MCFC (Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle) eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle. Als Elektrolyt dient eine Mischung aus Kaliumund Lithiumkarbonat, deren Schmelztemperatur bei ca. 500 °C liegt. Durch die hohen Betriebstemperaturen ist die MCFC unempfindlich gegen Kohlenmonoxid (CO) und braucht keine Katalysatoren; das Brenngas kann direkt in den Zellen reformiert werden. Ladungsträger in einer MCFC sind Carbonat-Ionen (CO3 2-). Deshalb kann dieser Zelltyp nicht mit reinem Wasserstoff betrieben werden. Er eignet sich insbesondere für Brenngase mit höherem Kohlenstoffgehalt. Die auf hohem Temperaturniveau anfallende Abwärme kann für die Dampferzeugung genutzt werden. Damit bietet sich die MCFC z.B. für die industrielle Kraft-Wärme-Kopplung und die stationäre Energieerzeugung im mittleren und großen Leistungsbereich an. In mehreren Ländern (insbesondere Japan) wird sehr intensiv an der Entwicklung der MCFC gearbeitet.