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燃料電池（fuel cells）是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。由于燃料電池是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)把燃料的化學(xué)能中的吉布斯自由能部分轉(zhuǎn)換成電能，不受卡諾循環(huán)效應(yīng)的限制，因此效率高。另外，燃料電池把氧氣和燃料作為原料，同時(shí)沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)部件，故沒(méi)有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。從節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度來(lái)看，燃料電池是最有發(fā)展前途的發(fā)電技術(shù)。
由于能源與環(huán)境已成為人類(lèi)社會(huì)賴以生存的焦點(diǎn)問(wèn)題，近20年來(lái)，燃料電池這種高效、潔凈的能量轉(zhuǎn)化裝置得到了各國(guó)政府、開(kāi)發(fā)商、研究機(jī)構(gòu)的普遍重視。燃料電池在交通運(yùn)輸、便攜式電源、分散電站、航空航天、水下潛器等民用與軍用領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。
應(yīng)用場(chǎng)景
燃料電池主要有三大類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景：固定電源、交通運(yùn)輸和便攜式電源。
固定電源
固定電源應(yīng)用是目前最大的市場(chǎng)。固定電源市場(chǎng)包括所有的在固定位置運(yùn)行的作為主電源、備用電源或者熱電聯(lián)產(chǎn)的燃料電池，比如分布式發(fā)電及余熱供熱等。固定燃料電池被用于商業(yè)、工業(yè)及住宅主要和備份能發(fā)電，它還可以作為動(dòng)力源安裝在航天器、遠(yuǎn)端氣象站、大型公園及游樂(lè)園、通訊中心、農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地帶。
交通動(dòng)力
交通動(dòng)力應(yīng)用是目前關(guān)注度最高的燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域。交通運(yùn)輸市場(chǎng)包括為乘用車(chē)、巴士、客車(chē)、叉車(chē)及其他以燃料電池作為動(dòng)力的車(chē)輛提供的燃料電池，例如特種車(chē)輛、物料搬運(yùn)設(shè)備和越野車(chē)輛的輔助供電裝置等。
便攜式電源
便攜式電源包括筆記本電腦、手機(jī)、收音機(jī)及其他需要電源的移動(dòng)設(shè)備。
燃料電池的能量密度通常是可充電電池的5到10倍，已有直接甲醇燃料電池DMFC和PEMFC被應(yīng)用為軍用單兵電源和移動(dòng)充電裝置上。成本、穩(wěn)定性和壽命將是燃料電池應(yīng)用于便巧式移動(dòng)電源的所需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
應(yīng)用現(xiàn)狀
固體氧化物燃料電池（SOFC）
固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一種在中高溫下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置，可直接使用氫及各種含碳燃料，與現(xiàn)有能源供應(yīng)系統(tǒng)兼容，應(yīng)用前景廣泛。
目前，中國(guó)的SOFC研究工作目前還處于起步階段，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)、吉林大學(xué)等是國(guó)內(nèi)主要從事SOFC研發(fā)的機(jī)構(gòu)和高校。在核心關(guān)鍵技術(shù)方面，美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家（地區(qū)）一直處于世界領(lǐng)先地位，經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了SOFC技術(shù)的商業(yè)化運(yùn)行。
質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）
質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）是目前最接近商業(yè)化的燃料電池，也是未來(lái)最有希望為新能源汽車(chē)提供動(dòng)力的電池。
PEMFC的工作溫度低、發(fā)展規(guī)模大，在小型電源領(lǐng)域，有 96%是PEMFC。PEMFC在交通領(lǐng)域被“寄予厚望”，全球幾乎所有的汽車(chē)制造商都在致力于燃料電池汽車(chē)的研發(fā) 。目前，PEMFC的研究重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)低鉑（Pt）、高穩(wěn)定性的氧還原反應(yīng)催化劑以及國(guó)產(chǎn)自主化的質(zhì)子交換膜，提高電池電堆性能及壽命。
熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）
熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）具有燃料來(lái)源廣、占地面積小、污染物排放少、發(fā)電效率高等優(yōu)點(diǎn)，MCFC燃料電池與其他燃料電池的區(qū)別在于：為避免電解質(zhì)碳流失，反應(yīng)中需用到CO2，CO2在陰極消耗，在陽(yáng)極再生成，循環(huán)使用，使溫室氣體排放量大大降低。特別適用于做分布式電站，實(shí)現(xiàn)冷熱電聯(lián)供，對(duì)節(jié)能減排、提高能源利用效率具有重大意義。
我國(guó)MCFC起步較晚，隨著各高校和研究院所的技術(shù)攻克，已逐漸掌握了MCFC關(guān)鍵材料的制備方法，并不斷突破關(guān)鍵技術(shù)。
