燃料電池(Fuel Cells)是一種不需要經(jīng)過卡諾循環(huán)的電化學(xué)發(fā)電裝置，能量轉(zhuǎn)化率高。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。由于在能量轉(zhuǎn)換過程中，幾乎不產(chǎn)生污染環(huán)境的含氮和硫氧化物，燃料電池還被認(rèn)為是一種環(huán)境友好的能量轉(zhuǎn)換裝置。由于具有這些優(yōu)異性，燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)新型環(huán)保高效的發(fā)電技術(shù)之一。隨著研究不斷地突破，燃料電池已經(jīng)在發(fā)電站、微型電源等方面開始應(yīng)用。

2.基本結(jié)構(gòu)

燃料電池的基本結(jié)構(gòu)主要是由四部分組成，分別為陽極、陰極、電解質(zhì)和外部電路。通常陽極為氫電極，陰極為氧電極。陽極和陰極上都需要含有一定量的電催化劑，用來加速電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，兩電極之間是電解質(zhì)。

3.分類

目前燃料電池的種類很多，其分類方法也有很多種。按不同方法大致分類如下：

(1)按運(yùn)行機(jī)理來分類：可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池；

(2)按電解質(zhì)的種類來分類：有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)；

(3)按燃料的類型來分類：有直接式燃料電池和間接式燃料電池；

(4)按燃料電池工作溫度分：有低溫型(低于200℃)；中溫型(200-750℃)；高溫型(高于750℃)。

4.原理

燃料電池的工作原理相對簡單，主要包括燃料氧化和氧氣還原兩個電極反應(yīng)及離子傳輸過程。早期的燃料電池結(jié)構(gòu)相對簡單，只需要傳輸離子的電解質(zhì)和兩個固態(tài)電極。當(dāng)以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑時，燃料電池的陰陽極反應(yīng)和總反應(yīng)分別為：

陽極：H2→2Ｈ＋＋2ｅ-

陰極：1/2O2＋2Ｈ＋＋2ｅ-→Ｈ2O

總反應(yīng)：H2＋1/2Ｏ2→H2O

其中，Ｈ2通過擴(kuò)散達(dá)到陽極，在催化劑作用下被氧化成和ｅ-，此后，Ｈ+通過電解液到達(dá)陰極，而電子則通過外電路帶動負(fù)載做功后也到達(dá)陰極，從而與O2發(fā)生還原反應(yīng)（ORR）。