导言
燃料电池（FuelCell）最早可追溯到1839年英国WilliamGrove进行的水逆电解反响时所创造的技能，至于其真实的实用化，则直到20世纪60年代才实践运用在航天及太空上。到20世纪80年代，在环保、节能等全球议题带动下，美国、日本、加拿大、韩国及西欧各国等数百家公司及研究机构活跃投入，燃料电池开端进入民用商场，到20世纪90年代后期燃料电池技能新专利不断发生。近年，在低碳经济的全球布景下，燃料电池研制和商业化进程有加速趋势。
1 界说
燃料电池是一种在等温下直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学能高功率（37~70%）地转化成化学能的电源产品；因为所运用的首要是氢气、醇类等燃料，且滚动的组件很少，具有对环境负荷小（低污染）、低噪音的特色，故其不只合适用于中心电厂和区域涣散电厂发电，亦可作为交通运输工具（例如电动轿车、电动机车及电动自行车等）的动力电源，近年来，在世界抢先企业的活跃投入研制推进下，具有成为便携式电子产品下一代动力电池的潜力。
2 作业原理
燃料电池本质是一种电化学设备，组成与一般电池相同，其单体电池是由正负两个电极以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，约束了电池容量，而燃料电池的正、负极自身不包括活性物质，仅仅个催化转化元件，因而，燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转化机器。
电池作业时，负极供应燃料（氢），正极供应氧化剂（空气）。具体来说，它是运用一种叫质子交流膜的技能，使氢气在掩盖有催化剂的质子交流膜效果下，在阳极催化分化成为质子（氢离子）和电子，氢离子进入电解液中抵达正极，电子不能经过质子交流膜到达正极，而是沿外部电路移向正极，用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子构成水并开释热量。
燃料电池在发生电能过程中并不会发生明火，也不需求旋转式发动机等运动部件，因而，燃料电池结构简略，能量运用率高，噪音小并且安稳。理论上，运用于轿车的燃料电池能够把氢燃料能量的60~70%转化为动能，而内燃机只能到达20~25%。
图1燃料电池作业原理示意图
3 分类
燃料电池依照不同的规范能够区分为不同的类别：如依照电池的运转机理可区分为酸性燃料电池和碱性燃料电池；依照电解质的品种可分为碱性燃料电池（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）和质子交流膜燃料电池（PEMFC）；依照燃料类型可区分氢气、甲醇、甲烷、乙烷等燃料电池；依照作业温度可区分为低温型、中温型和高温型燃料电池；依照结构类型可分为管状、平板型和单片型燃料电池等。
表1燃料电池按不同的办法分类
4 区分规范类别
按运转机理分为酸性燃料电池和碱性燃料电池
按电解质品种分为碱性燃料电池（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）和质子交流膜燃料电池（PEMFC）
按燃料类型分为氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等燃料电池
按作业温度分为低温型（温度低于200℃）、中温型（温度为200~750℃）、高温型（温度高于750℃）燃料电池
按结构类型分为管状燃料电池、平板型燃料电池和单片型燃料电池等
不同品种燃料电池之间的特性不同。常温下作业的燃料电池，如受车用动力喜爱的质子交流膜燃料电池（PEMFC），这类燃料电池需求选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，只发生少数的废热和水，不发生污染大气环境的氮氧化物，不需求废热能量收回设备，体积较小，质量较轻。但催化剂铂（Pt）会与作业介质中的一氧化碳（CO）发生效果后发生“中毒”现象而失效，使燃料电池功率下降或彻底损坏。并且铂（Pt）的价格很高，增加了燃料电池的本钱。
在高温（600~1000℃）下作业的燃料电池，如熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC），这类的燃料电池不需求选用贵金属作为催化剂。但因为作业温度高，需求选用复合废热收回设备来运用废热，体积大，质量重，只合适用于大功率的发电厂中。
5 首要特性
传统动力运用方法首要有两大弊端：一是贮存于燃猜中的化学能必需首要转变成热能后才干被转变成机械能或电能，受卡诺循环及现代资料的约束，在机端所取得的功率一半以上被糟蹋；二是传统的动力运用方法给今日人类的生活环境造成了巨量废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。
多年来人们一直在尽力寻觅既有较高的动力运用功率又不污染环境的动力运用方法，而燃料电池便是比较抱负的发电技能。燃料电池十分杂乱，触及化学热力学、电化学、电催化、资料科学、电力系统及自动控制等很多学科相关理论，具有发电功率高、环境污染少等长处。
表2燃料电池首要特性
6 燃料电池开展瓶颈
燃料电池与其他动力比较尽管有许多长处，可是也面对本钱过大、造价偏高的问题。例如车用质子交流膜燃料电池本钱中贵金属催化剂约占40%，质子交流膜约占35%，这两者的造价都很贵重。别的，燃料电池的发动速度与内燃机引擎还有距离，燃料电池的反响性和安稳性二者存在不行兼得的对立。一起燃料电池的碳氢燃料现在还无法直接运用，除甲烷外均须经转化器处理发生纯氢才干够运用。此外，储氢技能的限制和加氢充气站基础建设的缺乏也极大地限制了燃料电池的推行。
总而言之，燃料电池在以下几个方面有待打破。
燃料电池运用本钱：（1）燃料电池运用贵金属铂作为催化，且铂极易因一氧化碳中毒损失活性；（2）氢气制取本钱高，每公斤氢气价格为汽油的数倍，储运难度大，氢气储运本钱高；（3）燃料电池的安稳性、寿数、杂乱路况下的功能衰减，维护费用较高。
加氢网络：氢气常温常压下是易燃易爆的气体，且很难液化。气体状态下，能量密度低（680个大气压下的氢气气体，能量密度仅为一加仑汽油液体的14%）。氢能基础设施落后，短时间内难以组成一个像加油站相同的网络。
7 结语
经过比照不同类型电池功能和运用后，赛迪参谋以为尽管现在铅酸、镍氢电池在动力电池范畴占有主导地位，但因为污染性和续航才能等问题，传统的铅酸、镍氢电池将逐步被筛选。跟着锂电池技能的不断老练，制作本钱和安全功能的逐步进步，锂离子电池在未来五到十年内将是动力电池开展的干流方向。
可是，锂离子电池存在下流质料供应缺少、电池安全安稳性差等方面问题。而燃料电池是一种纯粹的绿色清洁动力，可减轻温室效应使全球气候变暖，契合当时低碳经济的需求，一起氢气等燃料供应来历途径宽广，燃料电池具有很大的开展潜力。假如燃料电池在技能上有打破的话，燃料电池将有很大的开展空间。
表3燃料电池与其他动力电池比较
估计到本世纪20年
