自從燃料電池發(fā)明以來(lái)到現在，燃料電池的種類(lèi)已有十幾種，因此燃料電池發(fā)展情況進(jìn)度是人們比較關(guān)注的核心問(wèn)題。下面我們就來(lái)看看燃料電池發(fā)展情況吧。

燃料電池主要包括電池組件和燃料兩個(gè)部分。按原材料分為以下幾種燃料電池：

1、堿性燃料電池（AFC）

發(fā)展速度最快，主要為空間任務(wù)，包括給航天飛機提供動(dòng)力和飲用水；

堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell）是最早研究成功并得以應用的燃料電池。20世紀60年代初期，堿性燃料電池用于阿波羅航天飛機，這是堿性燃料電池首次出現在實(shí)際應用中，它展現出高比功率、高能量轉化效率和運行高度可靠的特點(diǎn)。

在A(yíng)FC中，濃KOH溶液既當作電解液，又作為冷卻劑。它起到從陰極到陽(yáng)極傳遞OH-的作用，氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，以其成本低，易溶解，腐蝕性低，而成為首選電解質(zhì)。導電離子為OH-，燃料為氫

AFC的催化劑主要用貴金屬鉑、鈀、金、銀和過(guò)渡金屬鎳、鉆、錳等。

主要問(wèn)題：雖然這些示范性堿性燃料電池系統大多性能卓越，但是，諸如成本、易操作性、堅固耐用性以及安全等問(wèn)題卻很難解決。

a.由于空氣中含有CO2，一旦電解液與含有CO2的氣體接觸，電解液中就會(huì )生成碳酸根離子，如含量超過(guò)30%，輸出功率便會(huì )急劇下降。因此必須配置CO2除去裝置，這樣勢必要提高造價(jià)。

b.為保持一定的電解液濃度，需要進(jìn)行適當的控制，因而使系統復雜化，成本增高。

C.由于低溫工作，所以廢熱利用困難。另外，冷卻裝置也比高溫工作的燃料電池溫差小，因此體積變大。

2、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）

已廣泛作為交通動(dòng)力和小型電源裝置來(lái)應用；

（1）國內質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)展歷程：

1958年，天津電源研究所最早開(kāi)展了燃料電池的研究。

“九.五”計劃期間，科技部863計劃將燃料電池技術(shù)列為國家重大科技攻關(guān)項目，中國燃料電池技術(shù)研究開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展階段。

“十.五”、“十一.五”期間，科技部863計劃重點(diǎn)支持燃料電池汽車(chē)和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。

近幾年，中國從事燃料電池技術(shù)研究的單位增加很快，已有60多家，多數針對PEMFC技術(shù)?！熬?五”、“十.五”和“十一.五”期間，中國政府投入約20億元支持新能源汽車(chē)動(dòng)力技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)和示范運行。

GEF/UNDP燃料電池公共汽車(chē)示范項目、2008北京奧運會(huì )和2010上海世博會(huì )成為燃料電池車(chē)在中國示范運行的好機會(huì )。

“十二.五”期間，科技部863計劃重點(diǎn)支持面向示范以及下一代的車(chē)用燃料電池系統開(kāi)發(fā)，以及燃料電池作為備用電源的示范應用。

（2）燃料電池的發(fā)展現狀

燃料電池可提供多樣化的能源解決方案，將來(lái)極有可能替代傳統的電源供應裝置，如電池、內燃機。燃料電池的應用及其廣泛，從家庭供電供熱、移動(dòng)電子設備供電到汽車(chē)動(dòng)力推進(jìn)系統。

根據燃料電池的應用方式，一般分為移動(dòng)型（Portable）、固定型（Stationary）、交通運輸型（Transport）；

2010年，全球燃料電池總出貨量同比增長(cháng)40%，達到了創(chuàng )歷史記錄的23萬(wàn)套，其中，移動(dòng)型燃料電池約占總出貨量的95%。值得注意的是，

2010年全球銷(xiāo)售的燃料電池中有超過(guò)97%使用的是PEMFC，即質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)，該類(lèi)型燃料電池被認為最適合應用于新能源汽車(chē)。

3、磷酸燃料電池（PAFC）

磷酸燃料電池（PAFC）作為中型電源應用進(jìn)入了商業(yè)化階段，是民用燃料電池的首選；既可用于大規模發(fā)電，也可作為醫院或居民區供電、汽車(chē)動(dòng)力以及不間斷電源等，其中同時(shí)提供電和熱水被認為是PAFC的最佳應用方式。PAFC由于其優(yōu)良的性能而受到高度重視發(fā)展非常迅速.開(kāi)始步入商業(yè)化階段。

PAFC系統性能，如能量密度、壽命等，經(jīng)過(guò)世界一各研究機構的努力，已達到一定水平。在日本，累積運行發(fā)電時(shí)間超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)的PAFC發(fā)電裝置已有5臺。大板煤氣公司40kw水冷式PAFC發(fā)電裝置已累積運行達15588h，是目前世界上累積運行時(shí)間最長(cháng)的燃料電池電站。燃料電池電站連續運行時(shí)間最長(cháng)的紀錄則由日本東京電力公司創(chuàng )造，為3246h，該裝置在東京火力發(fā)電所內，屬于200kw水冷式PAFC電站。然而，與商業(yè)化要求的性能指標相比，目前的PAFC性能、可靠性與壽命均未達到。對于一般商業(yè)化發(fā)電裝置，累積運行時(shí)間必須超過(guò)4萬(wàn)h，最終日標為6萬(wàn)h以上。

從電池的能量密度來(lái)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(guān)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）

已完成工業(yè)試驗階段；

MCFC屬高溫燃料電池，與低溫燃料電池相比，MGFC的成本和效率很有競爭力，概況起來(lái)有四大優(yōu)勢：

①在工作溫度下，MCFC可以進(jìn)行內部重整燃料，例如在陽(yáng)極反應室進(jìn)行甲烷的重整反應，重整反應所需熱量由電池反應的余熱提供；

②MCFC的工作溫度為650~700℃，其余熱可用來(lái)壓縮反應氣體以提高電池性能，也可以用于供暖；

③燃料重整時(shí)產(chǎn)生的CO可以作為MCFC的燃料，且由于MCFC為高溫燃料電池，不會(huì )受到CO的中毒催化劑的威脅；

④催化劑為鎳合金，不使用貴金屬。

MCFC適用于建立高效、環(huán)境友好的電站，它的特點(diǎn)是電池材料價(jià)廉，電池堆易于組裝，效率為40%以上，同時(shí)具有噪聲低、無(wú)污染、余熱利用價(jià)值高的優(yōu)點(diǎn)。

這種電池需要較長(cháng)的時(shí)間方能達到工作溫度，因此不能用于交通運輸。

MCFC單體與電池堆的制造工藝，經(jīng)幾十年的努力，己得到很大改進(jìn)。

作為工業(yè)或民用的較大規模發(fā)電裝置，技術(shù)也趨于成熟，其中以天然氣為燃料的兆瓦級電廠(chǎng)已達到商品化程度，以煤制氣為燃料的更大規模的電廠(chǎng)現正加緊研究，實(shí)現100年前用煤作電池燃料的理想已為期不遠。

5、起步較晚的固態(tài)氧化物燃料電池（SOFC）

作為發(fā)電領(lǐng)域最有應用前景的燃料電池，是未來(lái)大規模清潔發(fā)電站的優(yōu)選對象，100kW管式SOFC電站已經(jīng)在荷蘭運行，Siemens和三菱重工都進(jìn)行了SOFC發(fā)電系統的試驗研究。相比之下，SOFC、MCFC和PEMFC會(huì )是最有前景的技術(shù)路線(xiàn)。