燃料电池燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出來它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”燃料电池含有阳阴两个电极，分别充满电解液，而两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成氢气由阳极进入供给燃料，氧气(或空气)由阴极进入电池电池经由催化剂的作用，使得阳极的氢原子分解成氢质子(proton)与电子(electron),其中质子进入电解液中，被氧“吸引”到薄膜的另一边，电子经由外电路形成电流后，到达阴极在阴极催化剂之作用下，氢质子、氧及电子，发生反应形成水分子这正是水的电解反应的逆过程，因此水是燃料电池唯一的排放物利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，为一种”发电机阳极反应比一2竹+2幺阴极反应2//++2e+-O2TH?O总反应2H2+O^2H2O伴随着电池反应，电池向外输出电能只要保持氢气和氧气的供给，该燃料电池就会连续不断地产生电能燃料电池的分类1按燃料电池的运行机理分根据燃料电池的运行机理的不同，可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池。
例如磷酸燃料电池(PAFC)和液态氢氧化钾燃料电池(LPHFC)o2按电解质种类分根据燃料电池中使用电解质种类的不同，可分为酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质的燃料电池即碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)等在燃料电池中，磷酸燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)可以冷起动和快起动，可以用作为移动电源，适应燃料电池电动汽车(FCEV)使用的要求，更加具有竞争力3按燃料类型分燃料电池的燃料有氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机燃料和汽油、柴油以及天然气等气体燃料，有机燃料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后，才能成为燃料电池的燃料根据燃料电池使用燃料类型的不同，可分为直接型燃料电池、间接型燃料电池和再生型燃料电池4按工作温度分根据燃料电池工作温度的不同，可分为低温型，温度低于200°C；中温型，温度为200-750°C；高温型，温度高于750°Co质子交换膜燃料电池(PEMFC)在燃料电池的类製减性燃料电池(AFC)磷酸燃料电池(PAFC)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)固体氧化物燃料电池(SOFC)质子交换膜魅料电池(PEMFC)比功卒(W/kg).35~105100-22030-4015-20300〜1000单位面积的功率(W/cm2)0.50.10.20.31-2燃料电极的燃料种类H2天然气、甲醇液化石油气天然气、液化石油气H2、CO、HCH2氣电极的氣化物种类空气空气空气空气电解质有腐蚀、液体有腐蚀、液休有腐蚀、液体无腐蚀无腐蚀、固体氢氣化钾磷酸水溶液碳酸锂/碳酸钾氧化铅系陶瓷系稳定氧化馅系发电效率(％)45-6035-6045-6050~60启动时间几分种2~4hM10hA10h几分钟电荷載体OH"H*COfCT反应温度(七)50~200180-220600〜700750~100025~105应用情况参考应用于应用广泛有可能用于有可能用于发展迅速可宇宙飞船发展迅速大型发电厂大型发电厂用于FCEVj常温下可以正常工作，这类燃料电池需要采用贵金属作为催化剂，燃料的化学能绝大部分都能转化为电能，只产生少量的废热和水，不产生污染大气环境的氮氧化物。
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)在高温下作,这类燃料电池不需要釆用贵金属作为催化剂但由于工作温度高，需要采用复合废热回收装置來利用废热，体积大1碱性染料电池碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水阳极反应:2H2+4OH-t4H2O+4e-阴极反应:02+2H2O+4e-->4OH-总反应：O2+2H2t2H2O碱性燃料电池的工作温度大约80C因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当S10-8滅件燃料电池的结构(匸1由电解贞笨拙不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常图9-10磷酸燃料电池结构和工作原理铭感此外，其原料不能含有一氧化碳，因为氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能阳极反应：H2+2st2H+水板离子膜冷却板2•磷酸燃料电池(PAFC)PAFC采用重整天然气作燃料，空气作氧化剂，浸有浓磷酸的S1C微孔膜作电解质，Pt/C作催化剂，工作温度200C。
磷酸燃料电池(PhosphoricAcidFuelCell,PAFC)是以浓磷酸为电解质，以贵金属催化的气体扩散电极为正、负电极的中温型燃料电池可以在150〜220°C工作具有电解质稳定、磷酸可浓缩、水蒸气压低和阳极催化剂不易被CO毒化等优点，是一种接近商品化的民用燃料电池阴极反应:1/2O2+2H+->H2O+2e-总反应：1/202+H2->H2OPAFC是目前单机发电量最大的一种燃料电池由多节单电池按压滤机方式组装构成电池组PAFC的工作温度一般为200°C左右，能量转化率约在40%,为保证电池工作稳定，必须连续地排除废热阳极~Q一~|阴极图6-1MCFC的工作原理3阴极岀气口R1极出气口阴极隔膜阳様穿礼如流板阳极讲气口图62MCFC的结构3熔融碳酸燃料电池(MCFC)工作温度可达650°C这种电池的效率很高，但材料需求的要求也高溶化的碳酸盐燃料电池与上述讨论的燃料电池差异较犬，这种电池不是使用溶化的锂钾碳酸盐就是使用锂钠碳酸盐作为电解质当温度加热到650°C时，这种盐就会溶化，产生碳酸根离子，从阴极流向阳极，与氢结合生成水，二氧化碳和电子电子然后通过外部回路返回到阴极，在这过程中发电。
阳极反应：CO32-+H2tH2O+CO2+2e-阴极反应：CO2+1/202+2e-->CO32-电池反应：O2+2H2->2H2O四大优势：① 在工作温度卞，MCFC可以进行内部重整燃料，例如在阳极反应室进行甲烷的重反应,重整反应到所需热量由电池反应的余热提供；② MCFC的工作温度为650〜700°C,其余热可用来压缩反应气体以提高电池性能，可以用于供暖；③ 燃料重整时产生的CO可以作为MCFC的燃料，且由于MCFC为高温燃料电池，不会受到CO的中毒催化剂的威胁：④ 催化剂为银合金，不使用贵金属4质子交换膜燃料电池（PEMFC）质子交换膜燃料电池PEMFC是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极两电极的反应分别为：阳极反应：H2-2H++2e-阴极反应：l/2O2+2H++2e--H2O电池反应：H2+1/2O2-H2OabcdbU-取极板4-扩ffit层"催化刑泾严交朋療PEMFC的电极常被称为膜电极组件，它是指质子交换膜和其两侧各一片多孔气体扩散电极（涂有催化剂的多孔碳布）组成的阴、阳极和电解质的复合体。
与AFC、PAFC相比，PEMFC保持电极压和在EndPlatekiea/iFlow1一ChmmelAeolicPlatePhteil与膜的良好接触要困难得多PEMFC的膜为高分子聚合物，仅靠电池组装力不能使电极与离子交换膜之间有良好的接触，同时质子导体也无法进入多孔气体电极的内部于是必须制备电极-膜-电极的三合一组件具体做法是将全氟磺酸树脂玻璃化温度卞施加一定压力，将以加入全氟磺酸树脂的氢电极（阳极）、隔膜（全氟磺酸型质子交换膜）和已加入全氟磺酸树脂的氧电极（阴极）体氧燃料电池(SOFC)阳极电解质阴极固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell,简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温卞直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、坏境友好地转化成电能的全固态化学发电装置被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池采用的是固态电解质(钻石氧化物)，性能很好他们需要采用相应的材料和过程处理技术，因为电池的工作温度约为1000Co固态氧化物燃料电池工作温度比溶化的碳酸盐燃料电池的温度还要高，它们使用诸如用氧化铠稳定的氧化错等固态陶瓷电解质，而不用使用液体电解质。
其工作温度位于图7・3半板型SOFC电池组结构800-1000°C之间阴极反应O2+4e-T2O2-阳极反应2O2-+2H2->H2O+4e-电池反应2H2P2—2H2O在这种燃料电池中，当氧离子从阴极移动到阳极氧化燃料气体(主要是氢和一氧化碳的混合物)使便产生能量阳极生成的电子通过外部电路移动返回到阴极上，减少进入的氧，从而完成循环阳极总线双极连接板空气空气阳极电解质阴极阴极总线。