W ogniwie metanolowym jako paliwo używany jest roztwór metanolu w wodzie, który jest dostarczany do anody. Na anodzie zachodzi utlenianie metanolu i wody w wyniku czego powstają jony wodorowe (protony) i tlenek węgla(IV). Następnie jony wodorowe są transportowane przez membranę elektrolityczną do katody. Równocześnie elektrony uwolnione podczas procesu utleniania na anodzie wędrują w kierunku katody. Z kolei na katodzie protony i elektrony reagują z dostarczanymi z zewnątrz atomami tlenu, tworząc wodę.

Schemat ogniwa paliwowego metanolowego podany jest na Rys. 1.

Membrana elektrolityczna jest zbudowana materiału o nazwie Nafion. Jest to syntetyczny kopolimer tetrafluoroetenu i perfluorowanego eteru oligowinylowego zakończonego silnie kwasową resztą sulfonową. Membrana jest pokryta porowatą platyną pełniącą funkcje katalizatora. Z kolei anoda pokryta jest dwoma katalizatorami platyną i rutenem, które przyspieszają rozkład metanolu (Pt) i wody (Ru). W ogniwie tym, czysty metanol nie może być stosowany jako paliwo ze względu na to, że przechodzi on na drodze osmozy przez membranę w kierunku katody.
Do zalet metanolowego ogniwa paliwowego należy: niska temperatura eksploatacji, bezpieczna praca, tanie paliwo i łatwe do transportu. Wadami ogniwa metanolowego są: niskie parametry prądowo-napięciowe w porównaniu do ogniwa wodorowego, wysoka toksyczność metanolu i jego zdolność do wywoływania korozji materiałów metalicznych, ponadto wydzielanie się tlenku węgla IV i wody utrudnia stosowanie tego typu ogniw w układach zamkniętych.