环保问题受到越来越多的关注，燃料电池技术也在快速发展。燃料电池主要可以分为以下5种类型：质子交换膜燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池。
质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，简称PEMFC），实质上是水电解的逆装置。单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成。阳极是氢燃料氧化的地方，阴极是氧化剂还原的地方。阴极和阳极都含有加速电极电化学反应的催化剂，而质子交换膜则起到电解质的作用。在工作时，它相当于一个直流电源，阳极就是电源的负极，阴极是电源的正极。PEMFC的发展时间较短，低运行温度以及灵活的设计结构使其在移动汽车动力系统和普通电源等领域都有广泛的应用。
磷酸燃料电池
磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell ，简称PAFC）使用液体磷酸作为电解质，采用多孔碳负载铂催化剂做电极，负极进氢气，正极进氧气（或空气）。与质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池相比，磷酸燃料电池的工作温度略高，大约在150~200℃，但仍需要铂催化剂来促进反应。阳极和阴极上的反应与质子交换膜燃料电池相同，但由于工作温度较高，磷酸燃料电池的阴极反应速度比质子交换膜燃料电池快。一些医院和军队已将其用作应急电源运行数年。
熔融碳酸燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，简称MCFC）是一种使用多孔陶瓷作阴极、电解质隔膜和多孔金属作阳极的燃料电池。其电解质是熔融态的碳酸盐。MCFC工作温度高，反应速度快；对燃料纯度要求相对较低，可以向电池内输入燃料；不需要贵金属催化剂，成本较低；使用液体电解质，易于操作。然而，MCFC也存在一些缺点：在高温条件下，液体电解质管理困难；长期运行中容易出现腐蚀和渗漏问题，降低了电池的使用寿命。
碱性燃料电池
碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cells ，简称AFC）的电解质使用水溶液或稳定的氢氧化钾基质，并且其电化学反应与羟基离子（OH-）从阴极移动到阳极并与氢发生反应产生水和电子的过程略有不同。这些电子用于为外部电路提供能量，然后返回阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。该电池的工作原理如图4所示。碱性燃料电池的工作温度约为80℃。因此，它们的启动速度很快，但电流密度只有质子交换膜燃料电池的十分之一，因此在汽车中的使用比较不方便。然而，碱性燃料电池是燃料电池中成本最低的类型之一，因此适用于小型固定发电装置。
固体氧化物燃料电池
固态氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）的电解质使用固态氧化物氧离子（O2-）导体，具有传递O2-、分离空气和燃料的双重功能。与其他类型的燃料电池相比，SOFC具有较强的燃料适应性，可以使用一氧化碳、烃类等作为燃料。此外，SOFC的电极电解质材料为陶瓷材料，可以显著降低成本；电极整体结构为固体，制造和维护成本低，没有电极中毒的问题，不会发生漏液腐蚀，寿命较长。因此，近年来对SOFC系统的研究越来越深入，并在大型集中供电、中型分电、小型家用热电联供等居民领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。
在过去的二十多年里，燃料电池经历了几个发展阶段，包括碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型。目前，燃料电池的研究和应用正在以极快的速度发展。
碱性燃料电池是所有燃料电池类型中发展最快的，主要用于空间任务，其中包括为航天飞机提供动力和饮用水。质子交换膜燃料电池被广泛应用于交通动力和小型电源装置；磷酸燃料电池已进入商业化阶段，成为民用燃料电池的首选。熔融碳酸盐型燃料电池已成功进行了工业试验。
作为发电领域最具潜力的燃料电池之一，起步较晚的固态氧化物燃料电池被认为是未来大规模清洁发电站的首选。就前景而言，SOFC、MCFC和PEMFC是最可期待的技术路线。
178 0012 6383