燃料电池优缺点 六种燃料电池优缺点对比

表为PEMFC、AFC、PAFC、MCFC、SOFC和DMFC六种燃料电池的主要特征比较。除了以上六种燃料电池，还有微生物燃料电池和再生型燃料电池。微生物燃料电池本质上是收获微生物代谢过程中生产的电子并引导电子产生电流的系统。理论上微生物燃料电池是化学能转变为电能最有效的装置，最大效率有可能接近100%。目前，研究工作者已在微生物燃料电池设计和提高输出功率方面取得了较大进展，但要实现技术从实验室到工业化应用的转换仍面临不少难题。再生型燃料电池由电解池和燃料电池组成，向日时，利用太阳能发电并电解水，生成氢气与氧气储存起来；背日时，利用燃料电池发电，生成水，水可以循环使用，并保持储能基本恒定。再生型燃料电池具有高的比能量和比功率，使用中无自放电且无放电深度及电池容量的限制。美国等发达国家非常重视再生燃料电池技术的研究开发，已经在特种航天领域应用了再生燃料电池技术，并将再生燃料电池技术视为今后“空间可再生能源技术”的重要发展方向之一，但目前还存在着诸如成本以及进一步改进太阳能利用的稳定性等问题。

六种燃料电池的主要特征比较

燃料电池是燃料电池电动汽车发展的最关键技术之一。车用燃料电池系统的核心是燃料电池堆。可用耐久性、低温启动温度、净输出比功率以及制造成本四个要素来评判燃料电池堆技术发展趋势。燃料电池系统的主要研究热点包括：使用轻质材料，优化设什，提高燃料电池系统的比功率；提高质子交换膜燃料电池系统快速冷启动能力和动态反应性能；研究具有负荷跟随能力的燃料处理器；对蓄电池或超级电容、氢气存储进行系统优化设计，提高系统的效率和调峰能力，回收制动能量等。

目前燃料电池堆的研究正在向高性能、高效率和更高耐久性的方向努力。美国FreedomCAR计划提出的指标要求燃料电池堆的耐久性超过5000h，可在-30℃启动，从启动到输出50%额定功率时为30s，净输出比功率达到2.5kW/L，制造成本小于30美元／kW。降低成本也是燃料电池堆研究的目标，控制成本的有效手段是减少电催化剂、电解质膜、双极板等的材料费用，降低膜电极制作、双极板加工和系统装配等的加工费。但是在材料价格与系统性能之间怎样做一个平衡，还需要不断地研究。以电催化剂为例，在降低成本上非铂催化剂体系有潜力，但其性能却远远无法达到车用燃料电池系统的要求。研究人员一直努力降低铂的使用量，但即使是膜电极中有高负载量，如Pt担载量为1mg/cm2，其性能仍然不能满足车用功率的需求。催化剂研究应该考虑的重点是如何更有效地利用电催化剂的活性成分，使活性成分长期保持高活性状态，延长催化剂使用寿命。