燃料電池是直接把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備。它是一種很有發(fā)展前途的潔凈和高效的發(fā)電辦法，被稱為21世紀(jì)的分布式電源。燃料電池的作業(yè)原理頗似電解水的逆進(jìn)程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負(fù)極)轉(zhuǎn)變?yōu)闅潆x子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負(fù)氧離子通過2極間離子導(dǎo)電的電解質(zhì)抵達(dá)陽極與氫離子結(jié)組成水，外電路則形成電流。

一般，完好的燃料電池發(fā)電體系由電池堆、燃料供給體系、空氣供給體系、冷卻體系、電力電子換流器、維護(hù)與控制及外表體系組成。其間，電池堆是核心。低溫燃料電池還應(yīng)裝備燃料改質(zhì)器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內(nèi)重整功用，無須裝備重整器。

磷酸型燃料電池（PAFC）是現(xiàn)在技能老到、已商業(yè)化的燃料電池?，F(xiàn)在已能生產(chǎn)大容量加壓型11 MW的設(shè)備及便攜式250 kW等各種設(shè)備。第2代燃料電池的熔融碳酸鹽電池（MCFC），作業(yè)在高溫（600～700 ℃）下，重整反響可以在內(nèi)部進(jìn)行，可用于規(guī)劃發(fā)電，現(xiàn)在正在進(jìn)行兆瓦級(jí)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。固體電解質(zhì)燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質(zhì)是氧化鋯等固體電解質(zhì)，未來可用于煤基燃料發(fā)電,質(zhì)子交換膜燃料電池是最有希望的電動(dòng)車電源。

燃料電池有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）有很高的功率，以氫為燃料的燃料電池，理論發(fā)電功率可達(dá)100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實(shí)踐功率可達(dá)584%。通過熱電聯(lián)產(chǎn)或聯(lián)合循環(huán)概括運(yùn)用熱能，燃料電池的概括熱功率可望抵達(dá)80%以上。燃料電池發(fā)電功率與規(guī)劃底子無關(guān)，小型設(shè)備也能得到高功率。

2）處于熱備用狀況，燃料電池跟從負(fù)荷改動(dòng)的才干十分強(qiáng)，可以在1 s內(nèi)跟從50%的負(fù)荷改動(dòng)。

3)噪音低；可以完結(jié)實(shí)踐上的零排放；省水。

4）設(shè)備周期短，設(shè)備方位靈敏，可省去新建輸配電體系。

現(xiàn)在 燃料電池大規(guī)劃運(yùn)用的妨礙是造價(jià)高，在經(jīng)濟(jì)性上要與慣例發(fā)電辦法競賽尚需時(shí)日。燃料電池的技能要害觸及電池功用、壽數(shù)、大型化、價(jià)格等與商業(yè)化有關(guān)的項(xiàng)目，主要觸及新的電解質(zhì)材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質(zhì)的損失和腐蝕滲漏下降了電池的壽數(shù)，使MCFC的大型化及實(shí)用化受到限制。需求處理電池構(gòu)成材料的腐蝕；電極細(xì)孔結(jié)構(gòu)改動(dòng)使電池功用下降等問題。

固體氧化物燃料電池（SOFC）運(yùn)用固體電解質(zhì)且作業(yè)溫度很高,對(duì)構(gòu)成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學(xué)性安穩(wěn)和細(xì)密性（不通過氣體）的電解質(zhì)，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔安穩(wěn)氧化鋯。為了下降作業(yè)溫度，應(yīng)盡或許減少電解質(zhì)薄膜厚度。一般選用熔射法、燒結(jié)法和電化學(xué)蒸騰涂層法制備電解質(zhì)薄膜。

實(shí)用的電解質(zhì)膜的厚度為0.03～0.05 mm。比較先進(jìn)的已抵達(dá)0.01 mm。這樣薄的電解質(zhì)陶瓷材料除應(yīng)當(dāng)有滿足的機(jī)械強(qiáng)度外，有必要具有高度的氣體細(xì)密性，否則將喪失燃料電池的功用。燃料極運(yùn)用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運(yùn)轉(zhuǎn)中處在高溫氧化中，難以運(yùn)用一般金屬。鉑的安穩(wěn)性好，但費(fèi)用寶貴，需求尋覓替代材料，可用電子導(dǎo)電陶瓷。為了下降作業(yè)溫度，別的一個(gè)重要的研討方向是尋覓低溫的質(zhì)子導(dǎo)電的電解質(zhì)。作業(yè)溫度倘若能下降到700 ℃以下，SOFC的造價(jià)就可以大幅度下降。