燃料电池是一种生物以及电化学系统，根据所使用的电解质和制造过程进行分类。通过电化学过程，这些燃料电池产生各种形式的能量，或用于产生基于热的能量或电力，而不需要燃烧或气化等过程。目前有几种燃料电池技术处于原型开发或研究阶段，其中一些突出的技术在使用的电解质、发生的化学反应、涉及的催化剂、工作温度和用作原料的燃料类型方面有所不同。本期笔者就目前已知的燃料电池分类以及特点给您简单科普。
一、燃料电池种类按照燃料电池中的电解质和工作原理不同，燃料电池的种类可以分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸燃料电池(MCFC)、碱性燃料电池(AFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)。以下为各类燃料电池简介。
1、质子交换膜燃料电池(PEMFC)
质子交换膜燃料电池（PEMFC）在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一个直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。工作原理如下图所示。
PEMFC发展时间较短，较低的运行温度以及灵活的设计结构使得在从移动的汽车电源到一般电源等领域都有着广泛的应用。
PEMFC工作原理图
2、磷酸燃料电池(PAFC)
磷酸燃料电池(PAFC)是一种将液态磷酸作为电解液的电池，它被包裹在碳化硅基体中，并由聚四氟乙烯键(PTFE)合而成。其工作原理如下图所示。磷酸燃料电池的工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，大概在150~200℃左右，但仍需电极上的白金催化剂来加速反应。其阳极和阴极上的反应与质子交换膜燃料电池相同，不过由于其工作温度较高，所以其阴极上的反应速度要比质子交换膜燃料电池的阴极的速度快。已有医院和军队将其作为应急电源运行了若干年。
PAFC工作原理图
3、碱性燃料电池
碱性燃料电池（AFC），是最早发明的燃料电池技术之一，被广泛应用于美国太空计划，在航天器上生产电能和水。使用氢氧化钾和水的溶液作为电解液，这反过来又给了在阳极和阴极使用大量非贵金属催化剂的自由。其工作原理图如下图所示。碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，但其电流密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。
AFC工作原理图
4、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）以多孔陶瓷基质中悬浮的熔融碳酸盐作为电解质｡常用的熔融盐包括碳酸锂､碳酸钾和碳酸钠｡
熔融碳酸盐燃料电池系统可以使用多种不同燃料,包括煤气､沼气或天然气,没必要使用燃料重整器｡工作原理如下图所示。MCFC的优点在于工作温度较高，反应速度加快；对燃料的纯度要求相对较低，可以对燃料进行电池内重整；不需贵金属催化剂，成本较低；采用液体电解质，较易操作。不足之处在于，高温条件下液体电解质的管理较困难，长期操作过程中，腐蚀和渗漏现象严重，降低了电池的寿命。
