고체산화물 연료전지/수전해전지는 높은 작동온도에서 작동하기 때문에, 비교적 높은 효율을 갖고 값비싼 촉매가 불필요하다는 장점이 있다. 그러나 작동온도가 낮아질수록 성능이 급격하게 감소하여 1000ºC에 가까운 높은 온도를 유지해야하며, 이로인해 소재 및 구조의 열화가 가속화된다는 단점도 존재한다.
고체산화물 기반의 셀의 내구성을 향상시키는 근본적인 해결방안은 낮은 온도에서 높은 성능을 가질 수 있는 셀 소재/구조체의 개발이다. 작동온도를 600ºC 이하로 낮추면 소재 내 열충격(thermal shock)을 낮추고, 불필요한 금속이온의 이동을 저하시켜 열화 속도를 급격하게 감소시킬 수 있다. 이러한 저온작동성을 개선하기 위해 구조체 내에서 기공과 입자 사이즈를 조절할 수 있는 멀티스케일 구조체 개발이 매우 효과적일 수 있다. 이 구조체에서는 전해질을 박막화하여 오믹(ohmic)저항을 개선하고, 전해질 주변 전극을 나노구조화하여 반응 면적을 극대화할 수 있다.
프로톤(수소이온) 전도성 세라믹은 기존 고체산화물 물질(산소이온 전도체)과는 달리 프로톤을 주로 전도하는 특징을 가지고 있다. 프로톤은 산소이온보다 사이즈가 작기 때문에 물질의 격자구조내에서 보다 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 프로톤 전도성 세라믹은 산소이온 전도체에 비해 많게는 10배 높은 이온전도도를 가지고 있다. 이러한 장점들을 기반으로 저온형 세라믹 연료전지/수전해전지 소재로 많은 관심을 받아왔다.
H₂O, CO₂ 환경에서의 낮은 화학적 안정성과 높은 소결온도(난소결성)는 여전히 해결해야할 문제점으로 남아있으나, 신소재 개발 및 구조체 개선, 제조공정 발전을 통하여 해결될 것이라 예상된다.최근에는 탄호수소 및 암모니아 연료 등의 직접사용 환경에서도 탄소침착이나 질화 등의 문제점들이 보이지 않고 장기 사용이 가능함이 보고됨에 따라, 앞으로도 프로톤 전도성 세라믹에 대한 관심이 높을 것으로 예상된다.
암모니아는 탄소를 포함하지 않는 수소 캐리어로써 각광을 받고 있다. 암모니아는 8기압 이상 또는 섭씨 -33도에서 액체 상태로 존재하며, 액화수소보다 더 많은 수소이온을 포함할 수 있다.