燃料电池（fuel cell,FC）是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的电化学反应装置。燃料电池主要类型有碱性燃料电池（alkaline fuel cell,AFC）、磷酸燃料电池（phosphoric acid fuel cell,PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（molten carbonate fuel cell,MCFC）、固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)、质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）、直接醇类燃料电池（direct alcohol fuel cell,DAFC）。
表 燃料电池的技术状况
来源：《燃料电池概述》刘建国,孙公权.
碱性燃料电池
碱性燃料电池（AFC）是最早开发的燃料电池技术之一，最初由美国航空航天局（NASA）用于太空计划，为航天器提供电能和水。AFC使用氢氧化钾水溶液作为电解质，并可以使用多种非贵金属作为阳极和阴极的催化剂。
图源DOI:10.15761/IJC.1000119
AFC的缺点在于空气中的二氧化碳会使其电解质产生毒化现象，即使空气中的少量CO2也会显著影响电池性能和耐久性，因此必须去除空气中二氧化碳才可运作，而此环节大幅增加了设计成本及复杂性。AFC一般应用于航天、空间站上。
磷酸燃料电池
磷酸型燃料电池（PAFC）是以浓磷酸为电解质，采用碳载铂催化剂的多孔石墨电极，以氢气或重整气为燃料，空气为氧化剂的中温燃料电池。
图源DOI:10.15761/IJC.1000119
PAFC的核心优势在于其较高的耐受性，磷酸电解质对燃料中一氧化碳的容忍度可达1%～2%，可直接利用天然气重整气而无需深度净化，且在热回收与能量效率上有较好的表现。但由于大且重的体积重量与极高的成本使它目前的应用仍限制在发电厂系统上。在特定场景如船舶辅助动力或偏远地区供能中，PAFC仍凭借稳定性与燃料适应性保持竞争力。
质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是以质子交换膜（主要为全氟磺酸膜）为电解质，采用铂等金属为催化剂，以氢气或净化重整气为燃料，净化空气或纯氧为氧化剂的一类燃料电池。
PEMFC是目前得到最广泛应用的燃料电池种类，其最大优点是结构简单且能源转化效率高，实际发电效率达到40%～60%。PEMFC工作温度低，最佳工作温度为80℃左右，具备室温工作能力，启停性能好。同时PEMFC电堆设计简单、体积较小，适合百千瓦级以下应用场景，目前已经在公共交通领域得到应用，其应用场景包括新能源汽车、分布式热电联供，以及潜艇、无人机等特种领域。
熔融碳酸盐燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是以熔融态碱金属碳酸盐（如Li2CO3 /K2CO3共晶混合物）为电解质，采用多孔镍基材料为电极，以氢气、天然气或煤气为燃料，空气与CO2混合气为氧化剂的中高温燃料电池。
图源DOI:10.15761/IJC.1000119
MCFC的核心优势在于燃料多样性、高效热电联供、非贵金属催化、碳管理协同等。MCFC凭借内部重整能力与余热深度利用，更适配钢铁、化工等碳密集行业的余热-碳协同管理。
直接甲醇燃料电池
直接甲醇燃料电池（DMFC）也属于质子交换膜燃料电池的一种，由于使用甲醇直接作为燃料，因此又称为直接甲醇燃料电池。
图源researchgate
甲醇具有低成本，容易运送及储存的优势。此外，相较于其他重组燃料电池高操作温度，直接甲醇燃料电池系统省却了重组器的成本，又可在80℃以下室温操作。低温及较高的安全性让直接甲醇燃料电池系统成为可携式应用的首选。
固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池（SOFC）是以致密陶瓷（如氧化钇稳定氧化锆，YSZ）为电解质，采用镍基金属陶瓷或钙钛矿氧化物为电极，以氢气、碳氢化合物或合成气为燃料，空气为氧化剂的高温燃料电池。
凭借燃料灵活性与高能量效率，SOFC在分布式电站、工业园区热电联供、船舶辅助动力等领域具有极大的应用潜力，并在分布式能源系统中与风电、光伏形成互补。
传统SOFC的工作温度较高(800℃~1000℃)，增加材料成本，限制商业化进程。因此，开发中低温（通常指600℃以下）SOFC成为未来的发展趋势。
艾邦氢能产业链通讯录，目前有2200人加入，如亿华通、清极能源、氢蓝时代、雄韬、氢牛、氢璞、爱德曼、氢晨、喜马拉雅、明天氢能、康明斯、新源动力、巴拉德、现代汽车、神力科技、中船712等等，可以按照标签筛选，请点击下方关键词试试
资料下载：