六种燃料电池全面对比归纳
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② 两个单电 池间的隔 离板既是 电极集流 体，又是两 个单电池 间的连接 体；
③ 单电池和 气体管道 要实现良 好的密封， 防止燃料 气和氧化 剂的泄露；
④ 熔融态电 解质必须 保持在多 孔惰性基
SOFC 固体氧化物燃
料电池 （Solid Oxide
Fuel Cell）
陶瓷
陶瓷（氧化 锆）
O2H2、CH4、CO
池 （Phosphoric
Acid Fuel Cells）
铂
全氟磺酸膜
全氟磺酸膜
H+ H2 空气 室温-100℃ 60
340-3000
H+ 甲醇 空气 室温-100℃
PEMFC 的 1/10 或 1/5
H3PO4
H+ H2 空气 180-200℃ 40
120-180
①
① 功率密度
高，体积小，
质量轻；
材料的长期
耐腐性有严
格要求，寿
命有限；
② 单电池边缘 工作温度过高
高温湿密封
难度大，尤
其在阳极
区，遭受严
重腐蚀。另
外，熔融碳
酸盐的一些
现在的技 术问题
① 甲醇阳极 氧化时生 成类 CO 中 间产物，造 成 Pt 电催 化剂中毒， 减缓甲醇 电化学氧 化速度，增 大阳极极 化；
② 甲醇通过 浓差扩散 和电迁移 由膜的阳 极侧迁至 阴极侧（渗 透），在阴 极电位和 Pt 电 催 化 剂作用下 发生电化 学氧化，并 与氧的电 化学还原 构成短路 电池，在阴 极产生混 合电位，降 低 DMFC 开路电压， 增大氧阴 极极化，降
③ 湿密封引起 的旁路电流 及电解质迁 移；
④ 长寿命、耐 热循环的电 解质基板；
⑤ 杂质对电池 性能与寿命 的影响；
⑥ 扩大电池堆 尺寸和高度 时性能的变 化
应用
低电池的
电流效率
小型发电机组；
汽电共生；
分散型发电； 电动车动力源； 分散型发电；
移动式电源； 移动电源
移动式电源；
运输工具电源
运输工具电源
太空船； 潜水艇
热电联供电厂； 热电联供电厂； 分布式发电站 分布式发电站
② 低腐蚀性及
低温，易选
择材料
②
电池阳极
产生 CO2，
尽
管
CH3OH 和 ① 进气中 CO
H2O 都 是
会导致催化
液体，也需
剂中毒；
要憎水孔； ② 废热可利用
阴极侧水
管理难度
大
AFC 碱性燃料电池 （Alkaline Fuel
Cell）
铂 KOH OH-
H2 O2 室温-100Βιβλιοθήκη Baidu 70 35-105
项目
催化剂 电解质 导电离子
燃料 氧化剂 工作温度 转换效率 比功率 （W/Kg）
特点
PEMFC 质子交换膜燃
料电池 （Proton Exchange Membrane Fuel Cells）
铂
DMFC 直接甲醇燃料
电池 （Direct Methanol Fuel Cells）
铂
PAFC 磷酸盐燃料电
空气 800-1000℃
>60
15-20
优点 缺点
① 寿命长； ② 可用空气作
氧化剂； ③ 室温工作； ④ 功率大； ⑤ 启动迅速； ⑥ 输出功率可
随意调整
① 对 CO 非常 敏感；
② 反应需要加 湿
甲醇来源丰富， 价格低廉，易于 对 CO2 不敏感 储存，便于携带
① 功率密度 低；
② 功率响应 慢；
固有问题， 如冷却导致 的龟裂等； ③ 电池系统中 需要有 CO2 循环，将阳 极析出的 CO2 重新输 送到阴极， 增加系统结 构复杂性
电极材料抗熔 盐腐蚀
① 多孔电极在 负载下的润 湿性和毛细 行为与气体 组成的关 系；
② 管道与电池 堆之间的密 封技术，由 电池堆变形 和热膨胀引 起的气体泄 漏；
① 需要高纯度 氢气作燃 料；
② 低腐蚀性及 低温，易选 择材料
MCFC 熔融盐燃料电
池 （Molten Carbonate Fuel
Cells）
镍 熔融碳酸盐 （Li，K） 隔膜为 LiAlO2
CO32H2、CH4 空气（CO2） 600-700℃
>60
30-40
① 阴极、阳极 活性物质 都是气体， 因此需要 合适的气 液固三相 界面；
③ 效率低； ④ 阴极侧水管
理难度大， 氧化剂利用 率低
① 对 CO 敏 感；
② 工作温度 高；
③ 成本高； ④ 低于峰值功
率输出时性 能下降
① 启动快； ② 效率高； ③ 常温常压下
工作
① 对 CO2 敏 感，需要纯 氧作氧化 剂；
② 成本高
体中，既具
有离子的
导电功能，
又有隔离
燃料气和
氧化剂的
功能，高压
下也不会
穿透
① 工作温度
高，电极反
应活化能
小，不需要
高效催化
剂；
② 可用 CO 含
量高的燃料 气，如煤制 气； ③ 电池排放余 热温度高， 可用于底循
① 可用空气作 氧化剂；
② 可用天然气 或甲烷作燃 料
环或回收利
用，使总的
热效率达到
80%多；
④ 可不用水冷
却，而用空
气冷却
① 高温及电解
质强腐蚀性
对电池各种
③ 单电池和 气体管道 要实现良 好的密封， 防止燃料 气和氧化 剂的泄露；
④ 熔融态电 解质必须 保持在多 孔惰性基
SOFC 固体氧化物燃
料电池 （Solid Oxide
Fuel Cell）
陶瓷
陶瓷（氧化 锆）
O2H2、CH4、CO
池 （Phosphoric
Acid Fuel Cells）
铂
全氟磺酸膜
全氟磺酸膜
H+ H2 空气 室温-100℃ 60
340-3000
H+ 甲醇 空气 室温-100℃
PEMFC 的 1/10 或 1/5
H3PO4
H+ H2 空气 180-200℃ 40
120-180
①
① 功率密度
高，体积小，
质量轻；
材料的长期
耐腐性有严
格要求，寿
命有限；
② 单电池边缘 工作温度过高
高温湿密封
难度大，尤
其在阳极
区，遭受严
重腐蚀。另
外，熔融碳
酸盐的一些
现在的技 术问题
① 甲醇阳极 氧化时生 成类 CO 中 间产物，造 成 Pt 电催 化剂中毒， 减缓甲醇 电化学氧 化速度，增 大阳极极 化；
② 甲醇通过 浓差扩散 和电迁移 由膜的阳 极侧迁至 阴极侧（渗 透），在阴 极电位和 Pt 电 催 化 剂作用下 发生电化 学氧化，并 与氧的电 化学还原 构成短路 电池，在阴 极产生混 合电位，降 低 DMFC 开路电压， 增大氧阴 极极化，降
③ 湿密封引起 的旁路电流 及电解质迁 移；
④ 长寿命、耐 热循环的电 解质基板；
⑤ 杂质对电池 性能与寿命 的影响；
⑥ 扩大电池堆 尺寸和高度 时性能的变 化
应用
低电池的
电流效率
小型发电机组；
汽电共生；
分散型发电； 电动车动力源； 分散型发电；
移动式电源； 移动电源
移动式电源；
运输工具电源
运输工具电源
太空船； 潜水艇
热电联供电厂； 热电联供电厂； 分布式发电站 分布式发电站
② 低腐蚀性及
低温，易选
择材料
②
电池阳极
产生 CO2，
尽
管
CH3OH 和 ① 进气中 CO
H2O 都 是
会导致催化
液体，也需
剂中毒；
要憎水孔； ② 废热可利用
阴极侧水
管理难度
大
AFC 碱性燃料电池 （Alkaline Fuel
Cell）
铂 KOH OH-
H2 O2 室温-100Βιβλιοθήκη Baidu 70 35-105
项目
催化剂 电解质 导电离子
燃料 氧化剂 工作温度 转换效率 比功率 （W/Kg）
特点
PEMFC 质子交换膜燃
料电池 （Proton Exchange Membrane Fuel Cells）
铂
DMFC 直接甲醇燃料
电池 （Direct Methanol Fuel Cells）
铂
PAFC 磷酸盐燃料电
空气 800-1000℃
>60
15-20
优点 缺点
① 寿命长； ② 可用空气作
氧化剂； ③ 室温工作； ④ 功率大； ⑤ 启动迅速； ⑥ 输出功率可
随意调整
① 对 CO 非常 敏感；
② 反应需要加 湿
甲醇来源丰富， 价格低廉，易于 对 CO2 不敏感 储存，便于携带
① 功率密度 低；
② 功率响应 慢；
固有问题， 如冷却导致 的龟裂等； ③ 电池系统中 需要有 CO2 循环，将阳 极析出的 CO2 重新输 送到阴极， 增加系统结 构复杂性
电极材料抗熔 盐腐蚀
① 多孔电极在 负载下的润 湿性和毛细 行为与气体 组成的关 系；
② 管道与电池 堆之间的密 封技术，由 电池堆变形 和热膨胀引 起的气体泄 漏；
① 需要高纯度 氢气作燃 料；
② 低腐蚀性及 低温，易选 择材料
MCFC 熔融盐燃料电
池 （Molten Carbonate Fuel
Cells）
镍 熔融碳酸盐 （Li，K） 隔膜为 LiAlO2
CO32H2、CH4 空气（CO2） 600-700℃
>60
30-40
① 阴极、阳极 活性物质 都是气体， 因此需要 合适的气 液固三相 界面；
③ 效率低； ④ 阴极侧水管
理难度大， 氧化剂利用 率低
① 对 CO 敏 感；
② 工作温度 高；
③ 成本高； ④ 低于峰值功
率输出时性 能下降
① 启动快； ② 效率高； ③ 常温常压下
工作
① 对 CO2 敏 感，需要纯 氧作氧化 剂；
② 成本高
体中，既具
有离子的
导电功能，
又有隔离
燃料气和
氧化剂的
功能，高压
下也不会
穿透
① 工作温度
高，电极反
应活化能
小，不需要
高效催化
剂；
② 可用 CO 含
量高的燃料 气，如煤制 气； ③ 电池排放余 热温度高， 可用于底循
① 可用空气作 氧化剂；
② 可用天然气 或甲烷作燃 料
环或回收利
用，使总的
热效率达到
80%多；
④ 可不用水冷
却，而用空
气冷却
① 高温及电解
质强腐蚀性
对电池各种