燃料电池的分类及应用
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的燃料电池，早在20世纪60年代就被用于宇宙飞船和登月飞行。碱性燃料电 池采用KOH等碱性溶液为电解质，用H2或NH3、N2H2裂解的H2为燃料，空 气或O2为氧化剂，使用贵金属（如Pt、Ag等）和过渡金属（如Ni等）或者由 它们组成的合金等作为催化剂。碱性燃料电池具有稳定、耐久等优点，具有 较高的电效率（60%～90%），迄今为止，它仍是最适合于太空使用的燃料 电池。 ▪ 碱性燃料电池分为中温（工作温度约为523K）和低温（工作温度低于373K） 两种。中温碱性燃料电池被用于航天飞行和太空项目上的电源，经过几十年 的使用，被证明为安全可靠的太空电源；低温碱性燃料电池是今后开发重点， 其应用目标是便携式电源和交通工具用动力电源。
(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不 适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换 膜。
▪
质子交换膜燃料电池的应用
▪ 质子交换膜燃料电池发电作为新一代发电技术，其广 阔的应用前景可与计算机技术相媲美。经过多年的基 础研究与应用开发，质子交换膜燃料电池用作汽车动 力的研究已取得实质性进展，微型质子交换膜燃料电 池便携电源和小型质子交换膜燃料电池移动电源已达 到产品化程度，中、大功率质子交换膜燃料电池发电 系统的研究也取得了一定成果。
与羟基（OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。
这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应
生成更多的羟基离子。
▪
负极反应：2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e-
▪
正极反应：O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-
▪
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，
燃料电池
一、燃料电池的分类 二、燃料电池的特点 三、燃料电池的发展历程 四、燃料电池的应用
燃料电池的分类
一、燃料电池的分类
1、按燃料电池的运行机理分。 分为酸性燃料电池和碱性燃料电池
2. 按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质 2.1碱性燃料电池（AFC）、 2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC） 2.3磷酸燃料电池（PAFC）、 2.4熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、 2.5固体氧化物燃料电池（SOFC）、
▪ 电堆的核心是MEA组件和双极板。MEA是将两张喷涂有Nafion 溶液及Pt催化剂的碳纤维纸电极分别置于经预处理的质子交换 膜两侧，使催化剂靠近质子交换膜，在一定温度和压力下模压 制成。双极板常用石墨板材料制作，具有高密度、高强度，无 穿孔性漏气，在高压强下无变形，导电、导热性能优良，与电 极相容性好等特点。常用石墨双极板厚度约2～3.7mm，经铣 床加工成具有一定形状的导流体槽及流体通道，其流道设计 和加工工艺与电池性能密切相关。
子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极
时就产生了直流电。以阳极为参考时，阴极电位为1.23V。也
即每一单电池的发电电压理论上限为1.23V。接有负载时输出
电压取决于输出电流密度，通常在0.5～1V 之间。将多个单电
池层叠组合就能构成输出电压满足实际负载需要的燃料电池堆
(简称电堆)。
▪ 电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。将双极板与
质子交换类膜存在下述缺点：
(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都 非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容 易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致 成本较高；
(2)对温度和含水量要求高，Nafion系列膜的最佳 工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水 量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适 当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催 化剂中毒的难题；
膜电极三合一组件(MEA)交替叠合，各单体之间嵌入密封件， 经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成质子交换膜燃料 电池电堆，如附图所示。叠合压紧时应确保气体主通道对正以 便氢气和氧气能顺利通达每一单电池。电堆工作时，氢气和氧 气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极 板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂 接触进行电化学反应。
2.3.1 磷酸燃料电池工作原理
磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell, 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℃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。
2.2.2 质子交换膜燃料电池优点 ▪ 质子交换膜燃料电池具有如下优点： ▪ 其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限
制，能量转换率高； ▪ 发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组
装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以，质子 交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电 源。 ▪ 质子交换膜燃料电池工作温度低、启动快、比功 率高、结构简单、操作方便等 ▪ 被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。在燃 料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通 道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电 子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜 的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的 好坏直接影响电池的使用寿命。
▪ 碱性燃料电池与其他燃料电池相比，碱性燃料电池系统具有较高的电效率 （60%～90%），可以在室温下快速启动，并迅速达到额定负荷，而且电池 的本体材料选择广泛，电池造价较低。因此，碱性燃料电池作为高效且价格 低廉的成熟技术，若应用于便携式电源和交通工具用动力电源，具有一定的 发展和应用前景。
▪ 碱性燃料在实际使用中，往往采用空气作为氧化剂，空气中的CO2会毒害碱 性电解质生成碳酸根离子，对电池的效率和使用寿命造成影响，使得碱性燃 料电池系统需要复杂的CO2脱除装置，而且只能用纯H2为燃料；此外，碱性 燃料电池的催化剂一般采用贵金属Pt才能获取电池的高性能，且需要一个控 制体系保持电解质浓度的恒定。这些造成碱性燃料电池系统的复杂化，成本 增高，导致其不适于民用、与其他燃料电池相比竞争力降低。
▪ ②固定式电解质碱性燃料电池。电池堆的每一个电池都有 一个属于自己的独立的电解质，他被放在两个电解之间的 隔膜材料里。这个设计由于其结构的简单性，现已广泛应 用于航天飞行器中。
▪ ③可溶解燃料碱性燃料电池。在电解质中混合了肼或氨这 类燃料。这个设计成本低，结构紧密，制作简单且易于补 充燃料。
▪ 2.1.4、碱性染料电池的发展现状 ▪ 碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，碱性燃料电池）是最早开发并获得成功
▪ ②电池的水平衡问题很复杂，影响电池的稳定性。
碱性燃料电池类型
▪ 2.1.4 碱性燃料电池要能达到实用的量级，需要将单体电 池串联和并联形成电池堆，根据其电解质的形态，堆结构 有3种类型：
▪ ①循环式电解质碱性燃料电池。电解质溶液被泵入燃料电 池的碱腔，电解质在碱腔中循环使用。这一设计的优点在 于它可以随时更换电解质。
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(负极)：2H2-4e=4H+
▪
阴极(正极)：O2+4e+4H+=2H2O
▪
注意所有的电子e都省略了负号上标。由于质子交换膜只能
传导质子，因此氢质子可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电
3. 按燃料类型分。 3.1氢燃料电池 3.2甲烷燃料电池 3.3甲醇燃料电池 3.4乙醇燃料电池
2.1碱性燃料电池（AFC）
2.1.1 碱性染料电池简介
▪ 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。
▪
使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质，且电化学反应也
2．1．2 AFC的优点是：
▪ ①效率高，因为氧在碱性介质中的还原反应比其 他酸性介质高；
▪ ②因为是碱性介质，可以用非铂催化剂；
▪ ③ 因工作温度低，碱性介质，所以可以采用镍板 做双极板。
2．1.3 AFC的缺点是：
▪ ①因为电解质为碱性，易与CO2生成K2CO3、 Na2CO3沉淀，严重影响电池性能，所以必须除 去CO2，这给其在常规环境中应用带来很大的困 难。
▪ 20世纪90年代以来，众多汽车生产商都在研究使
用低温燃料电池作为汽车动力的可行性。由于低温碱 性燃料电池存在易受CO2毒化等缺陷，使其在汽车上
的应用受到限制，因此，除少数机构还在研究碱性燃
料电池外，大多数汽车厂商和研究机构都在质子交换 膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC） 上寻求突破。然而PEMFC和DMFC都以贵金属Pt为主 催化剂，一旦PEMFC和DMFC达到真正的批量生产阶 段，将被迫面临Pt的匮乏。碱性燃料电池可以不采用 贵金属作催化剂，如果采用CO2过滤器或碱液循环等 手段去除CO2，克服其致命弱点后，用于汽车的碱性
▪ ③.低噪音，低振动
▪ 不伴有旋转机械的发电方式，所以是在低噪音、低振动下运转。 噪音的比较如图所示：
2.3.3磷酸燃料电池应用
▪ PAFC作为一种中低温型（工作温度180-210℃）燃料 电池，不但具有发电效率高、清洁、适应多样燃料、 无噪音、运转费低、设置场所限制少、大气压运转容 易操作、安全性优良、部分负荷特性好等特点，而且 还可以热水形式回收大部分热量。下表给出先进的 ONSI公司PC25C型200kW PAFC的主要技术指标。 最初开发PAFC是为了控制发电厂的峰谷用电平衡， 近来则侧重于作为向公寓、购物中心、医院、宾馆等 地方提供电和热的现场集中电力系统。
▪ 2.3.2磷酸燃料电池特点 ▪ 2.3.2.1磷酸燃料电池特点 ▪ ①．排气清洁 ▪ 燃料并不燃烧，就发电，所以几乎完全没有NOX,SOX。污染大
气物质参照图:
▪ ②.发电效率高
▪ 从来的内燃机发电装置时燃烧燃料驱动涡轮等机械能使发电机 转换出电能的，能量损耗大。但是，燃料电池发电上是把燃料 的化学能直接变换成电能的，所以能量变换损失少。结果发电 效率远高于从来的发电，如图所示：
▪ 阴极反应：1/2O2+2H+ → H2O+2e-
▪ 总反应： 1/2O2 +H2 → H2O
▪ 电池本体(即单个电池)的输出电压在无负荷的状态下，为1[V]程度。提高电 流密度，通常设计以0.6—0.7[V/单个电池]为额定值。无负荷状态与实际电 压的差作为热能而放出。并且，电池本体的发电效率不决定于电池面积，所 以，燃料电池本质上即使是下容量的，也是高效率的。实际使用上是按输出 的需要，把数十个以至数百个电池本体串联而积成为电池组合体(stack)的。
燃料电池将具有现实意义。因此，碱性燃料电池领域 近年的研究重点是CO2毒化解决方法和替代贵金属的 催化剂。
2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC）
▪ 2.2．1质子交换膜燃料电池简介
▪ 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英 文简称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
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铭感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为 一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。
▪ 燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器，把燃料转化成H2、CO和水 蒸气的混合物，CO和水进一步在移位反应器中经触媒剂转化成H2和CO2。 经过如此处理后的燃料气体进入燃料堆的负极(燃料极)，同时将氧输送到燃 料堆的正极(空气极)进行化学反应，借助触媒剂的作用迅速产生电能和热能。
▪ 阳极反应：H2+2e- →2H+
▪ 采用质子交换膜燃料电池氢能发电将大大提高重要装 备及建筑电气系统的供电可靠性，使重要建筑物以市 电和备用集中柴油电站供电的方式向市电与中、小型 质子交换膜燃料电池发电装置、太阳能发电、风力发 电等分散电源联网备用供电的灵活发供电系统转变， 极大地提高建筑物的智能化程度、节能水平和环保效 益。
2.3 磷酸燃料电池（PAFC）
(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不 适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换 膜。
▪
质子交换膜燃料电池的应用
▪ 质子交换膜燃料电池发电作为新一代发电技术，其广 阔的应用前景可与计算机技术相媲美。经过多年的基 础研究与应用开发，质子交换膜燃料电池用作汽车动 力的研究已取得实质性进展，微型质子交换膜燃料电 池便携电源和小型质子交换膜燃料电池移动电源已达 到产品化程度，中、大功率质子交换膜燃料电池发电 系统的研究也取得了一定成果。
与羟基（OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。
这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应
生成更多的羟基离子。
▪
负极反应：2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e-
▪
正极反应：O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-
▪
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，
燃料电池
一、燃料电池的分类 二、燃料电池的特点 三、燃料电池的发展历程 四、燃料电池的应用
燃料电池的分类
一、燃料电池的分类
1、按燃料电池的运行机理分。 分为酸性燃料电池和碱性燃料电池
2. 按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质 2.1碱性燃料电池（AFC）、 2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC） 2.3磷酸燃料电池（PAFC）、 2.4熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、 2.5固体氧化物燃料电池（SOFC）、
▪ 电堆的核心是MEA组件和双极板。MEA是将两张喷涂有Nafion 溶液及Pt催化剂的碳纤维纸电极分别置于经预处理的质子交换 膜两侧，使催化剂靠近质子交换膜，在一定温度和压力下模压 制成。双极板常用石墨板材料制作，具有高密度、高强度，无 穿孔性漏气，在高压强下无变形，导电、导热性能优良，与电 极相容性好等特点。常用石墨双极板厚度约2～3.7mm，经铣 床加工成具有一定形状的导流体槽及流体通道，其流道设计 和加工工艺与电池性能密切相关。
子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极
时就产生了直流电。以阳极为参考时，阴极电位为1.23V。也
即每一单电池的发电电压理论上限为1.23V。接有负载时输出
电压取决于输出电流密度，通常在0.5～1V 之间。将多个单电
池层叠组合就能构成输出电压满足实际负载需要的燃料电池堆
(简称电堆)。
▪ 电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。将双极板与
质子交换类膜存在下述缺点：
(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都 非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容 易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致 成本较高；
(2)对温度和含水量要求高，Nafion系列膜的最佳 工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水 量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适 当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催 化剂中毒的难题；
膜电极三合一组件(MEA)交替叠合，各单体之间嵌入密封件， 经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成质子交换膜燃料 电池电堆，如附图所示。叠合压紧时应确保气体主通道对正以 便氢气和氧气能顺利通达每一单电池。电堆工作时，氢气和氧 气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极 板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂 接触进行电化学反应。
2.3.1 磷酸燃料电池工作原理
磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell, 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℃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。
2.2.2 质子交换膜燃料电池优点 ▪ 质子交换膜燃料电池具有如下优点： ▪ 其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限
制，能量转换率高； ▪ 发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组
装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以，质子 交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电 源。 ▪ 质子交换膜燃料电池工作温度低、启动快、比功 率高、结构简单、操作方便等 ▪ 被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。在燃 料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通 道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电 子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜 的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的 好坏直接影响电池的使用寿命。
▪ 碱性燃料电池与其他燃料电池相比，碱性燃料电池系统具有较高的电效率 （60%～90%），可以在室温下快速启动，并迅速达到额定负荷，而且电池 的本体材料选择广泛，电池造价较低。因此，碱性燃料电池作为高效且价格 低廉的成熟技术，若应用于便携式电源和交通工具用动力电源，具有一定的 发展和应用前景。
▪ 碱性燃料在实际使用中，往往采用空气作为氧化剂，空气中的CO2会毒害碱 性电解质生成碳酸根离子，对电池的效率和使用寿命造成影响，使得碱性燃 料电池系统需要复杂的CO2脱除装置，而且只能用纯H2为燃料；此外，碱性 燃料电池的催化剂一般采用贵金属Pt才能获取电池的高性能，且需要一个控 制体系保持电解质浓度的恒定。这些造成碱性燃料电池系统的复杂化，成本 增高，导致其不适于民用、与其他燃料电池相比竞争力降低。
▪ ②固定式电解质碱性燃料电池。电池堆的每一个电池都有 一个属于自己的独立的电解质，他被放在两个电解之间的 隔膜材料里。这个设计由于其结构的简单性，现已广泛应 用于航天飞行器中。
▪ ③可溶解燃料碱性燃料电池。在电解质中混合了肼或氨这 类燃料。这个设计成本低，结构紧密，制作简单且易于补 充燃料。
▪ 2.1.4、碱性染料电池的发展现状 ▪ 碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，碱性燃料电池）是最早开发并获得成功
▪ ②电池的水平衡问题很复杂，影响电池的稳定性。
碱性燃料电池类型
▪ 2.1.4 碱性燃料电池要能达到实用的量级，需要将单体电 池串联和并联形成电池堆，根据其电解质的形态，堆结构 有3种类型：
▪ ①循环式电解质碱性燃料电池。电解质溶液被泵入燃料电 池的碱腔，电解质在碱腔中循环使用。这一设计的优点在 于它可以随时更换电解质。
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(负极)：2H2-4e=4H+
▪
阴极(正极)：O2+4e+4H+=2H2O
▪
注意所有的电子e都省略了负号上标。由于质子交换膜只能
传导质子，因此氢质子可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电
3. 按燃料类型分。 3.1氢燃料电池 3.2甲烷燃料电池 3.3甲醇燃料电池 3.4乙醇燃料电池
2.1碱性燃料电池（AFC）
2.1.1 碱性染料电池简介
▪ 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。
▪
使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质，且电化学反应也
2．1．2 AFC的优点是：
▪ ①效率高，因为氧在碱性介质中的还原反应比其 他酸性介质高；
▪ ②因为是碱性介质，可以用非铂催化剂；
▪ ③ 因工作温度低，碱性介质，所以可以采用镍板 做双极板。
2．1.3 AFC的缺点是：
▪ ①因为电解质为碱性，易与CO2生成K2CO3、 Na2CO3沉淀，严重影响电池性能，所以必须除 去CO2，这给其在常规环境中应用带来很大的困 难。
▪ 20世纪90年代以来，众多汽车生产商都在研究使
用低温燃料电池作为汽车动力的可行性。由于低温碱 性燃料电池存在易受CO2毒化等缺陷，使其在汽车上
的应用受到限制，因此，除少数机构还在研究碱性燃
料电池外，大多数汽车厂商和研究机构都在质子交换 膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC） 上寻求突破。然而PEMFC和DMFC都以贵金属Pt为主 催化剂，一旦PEMFC和DMFC达到真正的批量生产阶 段，将被迫面临Pt的匮乏。碱性燃料电池可以不采用 贵金属作催化剂，如果采用CO2过滤器或碱液循环等 手段去除CO2，克服其致命弱点后，用于汽车的碱性
▪ ③.低噪音，低振动
▪ 不伴有旋转机械的发电方式，所以是在低噪音、低振动下运转。 噪音的比较如图所示：
2.3.3磷酸燃料电池应用
▪ PAFC作为一种中低温型（工作温度180-210℃）燃料 电池，不但具有发电效率高、清洁、适应多样燃料、 无噪音、运转费低、设置场所限制少、大气压运转容 易操作、安全性优良、部分负荷特性好等特点，而且 还可以热水形式回收大部分热量。下表给出先进的 ONSI公司PC25C型200kW PAFC的主要技术指标。 最初开发PAFC是为了控制发电厂的峰谷用电平衡， 近来则侧重于作为向公寓、购物中心、医院、宾馆等 地方提供电和热的现场集中电力系统。
▪ 2.3.2磷酸燃料电池特点 ▪ 2.3.2.1磷酸燃料电池特点 ▪ ①．排气清洁 ▪ 燃料并不燃烧，就发电，所以几乎完全没有NOX,SOX。污染大
气物质参照图:
▪ ②.发电效率高
▪ 从来的内燃机发电装置时燃烧燃料驱动涡轮等机械能使发电机 转换出电能的，能量损耗大。但是，燃料电池发电上是把燃料 的化学能直接变换成电能的，所以能量变换损失少。结果发电 效率远高于从来的发电，如图所示：
▪ 阴极反应：1/2O2+2H+ → H2O+2e-
▪ 总反应： 1/2O2 +H2 → H2O
▪ 电池本体(即单个电池)的输出电压在无负荷的状态下，为1[V]程度。提高电 流密度，通常设计以0.6—0.7[V/单个电池]为额定值。无负荷状态与实际电 压的差作为热能而放出。并且，电池本体的发电效率不决定于电池面积，所 以，燃料电池本质上即使是下容量的，也是高效率的。实际使用上是按输出 的需要，把数十个以至数百个电池本体串联而积成为电池组合体(stack)的。
燃料电池将具有现实意义。因此，碱性燃料电池领域 近年的研究重点是CO2毒化解决方法和替代贵金属的 催化剂。
2.2质子交换膜燃料电池（PEMFC）
▪ 2.2．1质子交换膜燃料电池简介
▪ 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英 文简称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
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铭感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为 一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。
▪ 燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器，把燃料转化成H2、CO和水 蒸气的混合物，CO和水进一步在移位反应器中经触媒剂转化成H2和CO2。 经过如此处理后的燃料气体进入燃料堆的负极(燃料极)，同时将氧输送到燃 料堆的正极(空气极)进行化学反应，借助触媒剂的作用迅速产生电能和热能。
▪ 阳极反应：H2+2e- →2H+
▪ 采用质子交换膜燃料电池氢能发电将大大提高重要装 备及建筑电气系统的供电可靠性，使重要建筑物以市 电和备用集中柴油电站供电的方式向市电与中、小型 质子交换膜燃料电池发电装置、太阳能发电、风力发 电等分散电源联网备用供电的灵活发供电系统转变， 极大地提高建筑物的智能化程度、节能水平和环保效 益。
2.3 磷酸燃料电池（PAFC）