[科普]六种燃料电池介绍
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  PEMFC
  质⼦交换膜燃料电池（PEMFC）使⽤⽔基的酸性聚合物膜作为其电解质，具有铂基电极。PEMFC电池
在相对低的温度（低于100摄⽒度）下操作并且可以定制电输出以满⾜动态功率需求。由于相对低的温度和使⽤基于贵⾦属的电极，这些电池必须在纯氢⽓下操作。PEMFC电池是⽬前⽤于轻型车辆和材料处理车辆的领先技术，并且在较⼩程度上⽤于固定和其它应⽤。PEMFC燃料电池有时也称为聚合物电解质膜燃料电池（也称为PEMFC）。
  氢燃料在阳极处被处理，其中电⼦与铂基催化剂的表⾯上的质⼦分离。质⼦通过膜到达电池的阴极侧，同时电⼦在外部电路中⾏进，产⽣电池的电输出。在阴极侧，另⼀个贵⾦属电极将质⼦和电⼦与氧⽓结合以产⽣⽔，其作为唯⼀的废物排出；氧可以以纯化形式提供，或者在电极处直接从空⽓中提取。
  在升⾼的温度下操作的PEMFC的变体被称为⾼温PEMFC（HTPEMFC）。通过将电解质从⽔基改变为基于矿物酸的系统，HTPEMFC可以在⾼达200摄⽒度下操作。这克服了关于燃料纯度的⼀些当前限制，其中HTPEMFC能够处理含有少量⼀氧化碳（CO）的重整产物。还可以通过消除加湿器来简化设备的平衡。
  HTPEMFCs不优于低温PEMFC；两种技术都在其优势所在的地⽅到了利基。下表总结了两种PEMFC变量之间的差异：
  DMFC
  直接甲醇燃料电池（DMFC）是⼀套相对较新的燃料电池技术；它是在20世纪90年代由美国的⼏个机构的研究⼈员发明和开发的，包括NASA和喷⽓推进实验室。它类似于PEM电池，因为它使⽤聚合物膜作为电解质。然⽽，DMFC阳极上的铂-钌催化剂能够从液体甲醇中吸收氢，消除了对燃料重整器的需要。因此纯甲醇可以⽤作燃料，因此名称。
  甲醇作为燃料提供了⼏个优点。它是便宜的，但具有相对⾼的能量密度，并且可以容易地运输和储存。其可以从可以保持充满的储液器或者在可以在使⽤时快速更换的盒中供应到燃料电池单元。
  DMFC在60℃⾄130℃的温度范围内⼯作，并且倾向于⽤于具有适度功率要求的应⽤，例如移动电⼦设备或充电器和便携式电源组。在各个国家中看到商业牵引的DMFC的⼀个特定应⽤是⽤于材料搬运车辆的DMFC动⼒单元的使⽤。许多这些单元已经销售到商业仓库，其中叉车通常⽤电池组供电。通过切换到燃料电池，仓库可以在⼏分钟内为其卡车加油，与为电池充电所需的时间相⽐。燃料电池还消除了对仓库内的电池充电基础设施的需要，从⽽使得更多的
占地⾯积可⽤于其他⽤途。
  SOFC
  固体氧化物燃料电池在⾮常⾼的温度下⼯作，所有燃料电池类型中的最⾼温度在⼤约800℃⾄1000℃。在将燃料转化为电能时，它们的效率可以超过60％；如果他们产⽣的热也被利⽤；它们将燃料转化为能量的总效率可以超过80％。
  SOFC使⽤固体陶瓷电解质，例如⽤氧化钇稳定的氧化锆，⽽不是液体或膜。它们的⾼⼯作温度意味着燃料可以在燃料电池本⾝内重整，消除了对外部重整的需要，并允许单元与各种烃燃料⼀起使⽤。与其它类型的燃料电池相⽐，它们还相对耐燃料中的少量硫，因此可以与煤⽓⼀起使⽤。
  ⾼操作温度的另⼀个优点是改善了反应动⼒学，消除了对⾦属催化剂的需要。然⽽，⾼温存在⼀些缺点：这些电池需要更长的启动和达到操作温度，它们必须由坚固的耐热材料构造，并且它们必须被屏蔽以防⽌热损失。
  SOFC有三种不同的SOFC⼏何形状：平⾯，共⾯和微管。在平⾯设计中，部件被组装成平坦堆叠，其中空⽓和氢传统上通过内置于阳极和阴极中的通道流过单元。在管状设计中，空⽓被供应到延长的固体氧化物管（其在⼀端密封）的内部，同时燃料围绕管的外部流动。管本⾝形成阴极，并且电池部件围绕管构造成层。
  SOFC⼴泛地⽤于⼤型和⼩型固定发电：平⾯型发电应⽤于例如BloomEnergy的100千⽡离
⽹发电机和具有⼏千⽡输出的SOFC，正在测试⽤于较⼩的热电联产应⽤，例如家⽤组合热和功率（CHP）。输出功率范围内的微管状SOFC也正在为⼩型便携式充电器开发。燃料电池电动汽车
  AFC
  碱性燃料电池（AFC）是将要开发的第⼀种燃料电池技术之⼀，并且最初由NASA⽤于空间计划中以在航天器上产⽣电和⽔。在整个计划期间，美国国家航空航天局继续使⽤美国宇航局航天飞机，同时还有少量商业应⽤。
  AFCs在⽔中使⽤碱性电解质如氢氧化钾，并且通常⽤纯氢燃料。第⼀AFC在100℃和250℃之间操作，但是典型的操作温度现在约70℃。作为低操作温度的结果，不需要在系统中使⽤铂催化剂，⽽是可以使⽤各种⾮贵⾦属作为催化剂以加速在阳极和阴极处发⽣的反应。镍是AFC单元中最常⽤的催化剂。
  由于化学反应发⽣的速率，这些电池提供相对⾼的燃料对电转化效率，在⼀些应⽤中⾼达60％。
  MCFC
  熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）使⽤悬浮在多孔陶瓷基体中的熔融碳酸盐作为电解质。通
常使⽤的盐包括碳酸锂，碳酸钾和碳酸钠。
  它们在⾼温，约650℃下操作，并且具有与此相关的⼏个优点。⾸先，⾼操作温度显着提⾼反应动⼒学，因此不需要⽤贵⾦属催化剂提⾼这些。较⾼的温度还使得电池⽐较低温度的系统不容易发⽣⼀氧化碳中毒。因此，MCFC系统可以在各种不同的燃料（包括煤衍⽣的燃料⽓体，甲烷或天然⽓）上操作，消除了对外部重整器的需要。
  与MCFC单元相关的缺点源于使⽤液体电解质⽽不是固体，并且需要在阴极处注⼊⼆氧化碳，因为碳酸根离⼦在阳极发⽣的反应中被消耗。还存在⾼温腐蚀和电解质的腐蚀性质的⼀些问题，但是现在可以控制这些问题以实现实际的寿命。
  MCFC⽤于⼤型固定发电。⼤多数燃料电池发电⼚的兆⽡容量使⽤MCFC，⼤型热电联产（CHP）和联合冷却和电⼒（CCP）⼯⼚。这些燃料电池可以以⾼达60％的燃料电转化效率⼯作，并且在还利⽤过程热的CHP或CCP应⽤中，整体效率可以超过80％。
  PAFC
  磷酸燃料电池（PAFC）由阳极和阴极组成，阳极和阴极由在碳上的精细分散的铂催化剂和保持磷酸电解质的碳化硅结构制成。它们相当耐⼀氧化碳中毒，但在⽣产电⼒⽅⾯往往⽐其他燃料电池类型具有更低的效率。然⽽，这些电池在约180℃的适度⾼温下操作，并且如果该过程热⽤于热电联产，则总效率可以超过80％。
  这种类型的燃料电池⽤于具有100kW⾄400kW范围的输出的固定式发电机中，以为世界上的许多商业场所提供动⼒，并且它们也在⼤型车辆（例如公共汽车）中得到应⽤。在2001年之前出售的⼤多数燃料电池单元使⽤PAFC技术。（来源：储能世界）