1燃料動力電池

燃料動力電池是一種不斷輸入燃料進行化學反應，將化學能直接轉化為電能的裝置[4]，燃料通常為甲醇、乙醇、純氫氣、天然氣及汽油等。

離子交換膜燃料動力電池中，以氫氧為燃料的電池最常見，通過特殊催化劑使燃料與氧發生反應出現二氧化碳和水。這一過程的燃料廉價，化學反應不存在危險，二氧化碳排放量比一般方法低很多，生成的產物水無害，是一種低污染性的能源[5]，這是現今其他動力來源望塵莫及的。目前，計算機和汽車公司開始著力于開發燃料動力電池以替代傳統的電池電源，汽車領域中燃料動力電池的應用，已成為能源發展的必然趨勢

作為一種能量轉化裝置，燃料動力電池是按照原電池工作原理，直接將燃料和氧化劑中儲存的化學能轉化為電能，其反應實質是氧化還原反應，工作原理如圖1所示。

燃料動力電池重要由陽極、陰極、電解質和外部電路4部分組成，其陽極和陰極分別通入燃料氣和氧氣（空氣），陽極上燃料氣放出電子，外電路傳導電子到陰極并與氧化氣結合生成離子，在電場用途下，離子通過電解質轉移到陽極上再與燃料氣進行反應，最后形成回路出現電。與此同時，因為燃料自身的反應及電池存在的內阻，燃料動力電池也要排出一定的熱量，以保持電池恒定的工作溫度。從外表上看像一個蓄電池，但實質上它不能「儲電」而是一個「發電廠」。

其中，陰陽極不僅可以傳導電子，還能作為氧化還原反應的催化劑。為便于反應氣體的通入和產物的排出，兩極往往采用多孔結構。電解質則重要起到傳遞離子和分離燃料氣、氧化氣的用途，一般情況下為致密結構。

燃料動力電池作為一個轉換裝置，僅僅是將存儲于燃料物質中的化學能轉換成電能[7]。從原則上講，只要接連不斷地供給化學燃料，燃料動力電池就可以持續不斷的發電，這是繼核電、水力、火力之后的第4代發電技術。

燃料動力電池成為國內外公司的關注熱點，這重要是源于它自身的優點：

能量轉化效率高；

燃料選擇范圍廣；

清潔、污染少；

噪聲低；

比能量高、可靠性強；

負荷響應快，具有超強的適用能力。

盡管燃料動力電池擁有如此多吸引人的優勢，可它在運行推廣過程中仍然有一些不足，重要存在的問題是[9]：

成本較高；

功率密度仍需提高；

燃料的存儲；

關于環境毒性比較敏感；

有限的工作溫度兼容性。

目前，應用得較多是質子交換膜燃料動力電池和堿性燃料動力電池。質子交換膜燃料動力電池（PEMFC）是近些年快速發展起來的新一代燃料動力電池，具有較高的能量效率和能量密度、體積重量小、啟動速度最快、運行安全可靠、應用最為廣泛等優點，特別是在汽車方面應用較為深廣，PEMFC是正在開發的商用燃料動力電池。