自從燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)發明以來到現在，燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)種類已有(you)十幾種，因此(ci)燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)發展情況進度(du)是人們比較(jiao)關注(zhu)的(de)核心(xin)問(wen)題。下面我(wo)們就(jiu)來看看燃(ran)(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)發展情況吧。

燃(ran)料電(dian)池主要包括(kuo)電(dian)池組件和燃(ran)料兩個部分。按原材料分為(wei)以下幾種燃(ran)料電(dian)池：

1、堿性(xing)燃料電池（AFC）

發展速度最快，主要為空間(jian)任務(wu)，包(bao)括(kuo)給航天飛機提供動力和飲用水；

堿(jian)性(xing)燃(ran)料電(dian)池（Alkaline Fuel Cell）是最早研究成功(gong)并得以應用(yong)的燃(ran)料電(dian)池。20世紀60年代初(chu)期，堿(jian)性(xing)燃(ran)料電(dian)池用(yong)于阿波(bo)羅(luo)航天飛機，這是堿(jian)性(xing)燃(ran)料電(dian)池首次出現在實際應用(yong)中，它展現出高(gao)比功(gong)率(lv)、高(gao)能量轉化效率(lv)和運行高(gao)度可(ke)靠的特點。

在AFC中，濃KOH溶(rong)(rong)液(ye)既當作(zuo)電解(jie)液(ye)，又(you)作(zuo)為(wei)冷(leng)卻劑。它(ta)起到從陰(yin)極到陽極傳遞OH-的作(zuo)用，氫(qing)氧化(hua)鈉和氫(qing)氧化(hua)鉀溶(rong)(rong)液(ye)，以其成(cheng)本(ben)低(di)，易溶(rong)(rong)解(jie)，腐蝕性低(di)，而成(cheng)為(wei)首選(xuan)電解(jie)質。導電離子為(wei)OH-，燃料為(wei)氫(qing)

AFC的催化劑主要用貴金(jin)(jin)屬(shu)鉑(bo)、鈀、金(jin)(jin)、銀和過(guo)渡金(jin)(jin)屬(shu)鎳、鉆、錳等。

主要問(wen)題：雖然這些示范性(xing)堿性(xing)燃料電池系(xi)統大多性(xing)能(neng)卓越，但是，諸如(ru)成本、易操(cao)作性(xing)、堅固耐用性(xing)以及安(an)全等問(wen)題卻很難解決(jue)。

a.由于(yu)空氣中含有CO2，一旦(dan)電(dian)解液與(yu)含有CO2的氣體接觸，電(dian)解液中就會生成碳酸根離子(zi)，如(ru)含量超過30%，輸出功率便會急劇下(xia)降(jiang)。因(yin)此(ci)必須配置CO2除(chu)去裝(zhuang)置，這樣勢必要提(ti)高造價。

b.為保持一定的(de)電(dian)解液濃度，需要進(jin)行(xing)適當的(de)控制，因(yin)而使系統(tong)復雜化，成本增高。

C.由于低(di)溫工作(zuo)(zuo)，所(suo)以廢熱利用困難。另外，冷卻裝(zhuang)置也比高溫工作(zuo)(zuo)的(de)燃料電池溫差(cha)小，因此(ci)體積變大。

2、質(zhi)子交換膜(mo)燃(ran)料電池（PEMFC）

已廣(guang)泛(fan)作為交通動力和小型(xing)電源裝置來應用；

（1）國內質子(zi)交換膜燃(ran)料電池發展歷程：

1958年，天津電源研究所最早開(kai)展(zhan)了燃料電池的研究。

“九.五”計(ji)劃期間，科(ke)技部863計(ji)劃將燃料電(dian)池技術列為國家重大科(ke)技攻關項目，中國燃料電(dian)池技術研究開始進入快(kuai)速發展階段(duan)。

“十.五(wu)”、“十一.五(wu)”期間(jian)，科技部863計劃重(zhong)點(dian)支持燃料電池汽車和(he)相關技術的研發。

近幾年(nian)，中國從事燃(ran)料電(dian)池技(ji)(ji)術研究(jiu)的單位增加很快，已有60多家，多數針對PEMFC技(ji)(ji)術。“九(jiu)?五(wu)(wu)”、“十.五(wu)(wu)”和“十一.五(wu)(wu)”期間，中國政府投入約20億元支持新(xin)能源汽車動力(li)技(ji)(ji)術研究(jiu)、開發和示范運行。

GEF/UNDP燃料電池(chi)公共汽車示范項目、2008北(bei)京奧運會和2010上(shang)海世博會成為燃料電池(chi)車在中(zhong)國示范運行的好(hao)機會。

“十二.五(wu)”期間，科(ke)技部(bu)863計劃重(zhong)點支持面向示范以(yi)及下一代的車用(yong)燃料(liao)電池系統開(kai)發，以(yi)及燃料(liao)電池作(zuo)為備用(yong)電源的示范應用(yong)。

（2）燃料電池的發展現狀

燃料電池(chi)可提供多(duo)樣(yang)化的(de)能源解(jie)決方案，將來極有可能替代傳統的(de)電源供應(ying)裝置，如電池(chi)、內燃機。燃料電池(chi)的(de)應(ying)用及其廣泛，從家庭供電供熱、移動電子(zi)設備供電到汽車(che)動力推進系(xi)統。

根據燃料電(dian)池的(de)應用(yong)方式，一般分(fen)為移(yi)動型（Portable）、固定型（Stationary）、交通運輸(shu)型（Transport）；

2010年，全球燃料電(dian)池總出(chu)(chu)貨(huo)量同(tong)比(bi)增長40%，達到了(le)創歷史(shi)記錄(lu)的23萬套，其中(zhong)，移(yi)動(dong)型(xing)燃料電(dian)池約(yue)占總出(chu)(chu)貨(huo)量的95%。值得(de)注意的是(shi)，

2010年全球銷售的(de)(de)燃料電池中有超過97%使用的(de)(de)是PEMFC，即質子(zi)交換膜燃料電池技術，該(gai)類(lei)型燃料電池被認為最適合應(ying)用于(yu)新能源汽(qi)車。

3、磷酸燃料電池(chi)（PAFC）

磷酸燃料電池（PAFC）作為中(zhong)型電源應用(yong)進入了商(shang)業(ye)化階段(duan)，是民用(yong)燃料電池的(de)首選；既可用(yong)于大規模發電，也可作為醫院或(huo)居(ju)民區供電、汽車(che)動(dong)力以及不(bu)間斷電源等，其中(zhong)同時(shi)提供電和熱水被認為是PAFC的(de)最佳應用(yong)方式。PAFC由于其優(you)良的(de)性能(neng)而受(shou)到高度重視發展非(fei)常迅速.開始步入商(shang)業(ye)化階段(duan)。

PAFC系統性能(neng)，如能(neng)量(liang)密度、壽(shou)命等，經過(guo)世(shi)界一(yi)各(ge)研究機構(gou)的(de)努力，已達到一(yi)定水(shui)(shui)平。在日(ri)本，累(lei)積運(yun)(yun)(yun)行發(fa)電(dian)時(shi)間(jian)(jian)超(chao)過(guo)1萬小(xiao)時(shi)的(de)PAFC發(fa)電(dian)裝置已有(you)5臺。大板(ban)煤氣公司(si)40kw水(shui)(shui)冷式PAFC發(fa)電(dian)裝置已累(lei)積運(yun)(yun)(yun)行達15588h，是目前(qian)(qian)世(shi)界上累(lei)積運(yun)(yun)(yun)行時(shi)間(jian)(jian)最長的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池電(dian)站。燃(ran)料(liao)電(dian)池電(dian)站連續運(yun)(yun)(yun)行時(shi)間(jian)(jian)最長的(de)紀錄則由日(ri)本東(dong)京(jing)電(dian)力公司(si)創造，為3246h，該裝置在東(dong)京(jing)火力發(fa)電(dian)所(suo)內(nei)，屬于(yu)200kw水(shui)(shui)冷式PAFC電(dian)站。然(ran)而，與商業(ye)化要求(qiu)的(de)性能(neng)指標(biao)相(xiang)比，目前(qian)(qian)的(de)PAFC性能(neng)、可靠性與壽(shou)命均未(wei)達到。對于(yu)一(yi)般商業(ye)化發(fa)電(dian)裝置，累(lei)積運(yun)(yun)(yun)行時(shi)間(jian)(jian)必須超(chao)過(guo)4萬h，最終日(ri)標(biao)為6萬h以(yi)上。

從電池的能量密度來看，目前世界上輸出能量等度最高的燃料電池是設在日本關西電力公司甲試驗所內的50kw水冷式PAFC電站。其能量密度為4.9kw/m³。

現在，一般的燃料電池電流密度為150一200mA/m²，今后的目標應在350mA/cm²以上。

4、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）

已完成工(gong)業試驗階段(duan)；

MCFC屬高溫(wen)燃料電(dian)池(chi)，與低(di)溫(wen)燃料電(dian)池(chi)相比，MGFC的成(cheng)本和效率很有(you)競(jing)爭力(li)，概況起來有(you)四大優(you)勢：

①在(zai)工(gong)作溫度下，MCFC可以進(jin)行內部(bu)重(zhong)整(zheng)燃料(liao)，例如在(zai)陽極反(fan)(fan)應(ying)室(shi)進(jin)行甲烷(wan)的(de)重(zhong)整(zheng)反(fan)(fan)應(ying)，重(zhong)整(zheng)反(fan)(fan)應(ying)所需(xu)熱(re)量由電(dian)池反(fan)(fan)應(ying)的(de)余(yu)熱(re)提供；

②MCFC的工作溫度為650~700℃，其余熱(re)可用來(lai)壓縮反(fan)應氣體以提(ti)高電(dian)池性能，也可以用于(yu)供暖；

③燃(ran)料(liao)重整(zheng)時產生(sheng)的(de)CO可以(yi)作為MCFC的(de)燃(ran)料(liao)，且由于MCFC為高溫(wen)燃(ran)料(liao)電池(chi)，不會受到CO的(de)中(zhong)毒催化劑(ji)的(de)威脅；

④催化(hua)劑(ji)為(wei)鎳合金，不使用貴金屬。

MCFC適用于(yu)建立高效(xiao)(xiao)、環(huan)境友好的(de)電站，它的(de)特(te)點是電池材料(liao)價廉，電池堆易于(yu)組(zu)裝，效(xiao)(xiao)率(lv)為40%以上，同時具(ju)有噪聲低、無(wu)污染、余(yu)熱利(li)用價值高的(de)優點。

這種電池需要較長的時(shi)間方能(neng)達(da)到工(gong)作(zuo)溫度，因(yin)此不能(neng)用于交通運(yun)輸。

MCFC單體與電池堆的制(zhi)造工藝，經幾十(shi)年的努力，己得到很大改進(jin)。

作(zuo)為工業或民(min)用(yong)的較(jiao)大(da)規模發電(dian)裝置，技術(shu)也(ye)趨于(yu)成熟，其(qi)中以(yi)(yi)天然氣為燃(ran)料的兆(zhao)瓦(wa)級(ji)電(dian)廠(chang)(chang)已達(da)到商品化程度，以(yi)(yi)煤制氣為燃(ran)料的更大(da)規模的電(dian)廠(chang)(chang)現正加緊研究，實現100年前用(yong)煤作(zuo)電(dian)池燃(ran)料的理(li)想已為期不遠。

5、起(qi)步較晚(wan)的(de)固態氧化物(wu)燃料電池（SOFC）

作為發(fa)電(dian)(dian)領域最(zui)有應(ying)用前景的(de)燃料電(dian)(dian)池，是未來大規(gui)模清(qing)潔發(fa)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)的(de)優選(xuan)對象，100kW管式SOFC電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)已(yi)經在荷蘭(lan)運行(xing)，Siemens和(he)三菱(ling)重工(gong)都進行(xing)了SOFC發(fa)電(dian)(dian)系統的(de)試驗研究。相比(bi)之下，SOFC、MCFC和(he)PEMFC會是最(zui)有前景的(de)技(ji)術路線。