燃料電池（fuel cells）是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高。另外，燃料電池把氧氣和燃料作為原料，同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。

由于能源與環境已成為人類社會賴以生存的焦點問題，近20年來，燃料電池這種高效、潔凈的能量轉化裝置得到了各國政府、開發商、研究機構的普遍重視。燃料電池在交通運輸、便攜式電源、分散電站、航空航天、水下潛器等民用與軍用領域展現了廣闊的應用前景。

應用場景

燃料電池主要有三大類應用場景：固定電源、交通運輸和便攜式電源。

固定電源

固定電源應用是目前最大的市場。固定電源市場包括所有的在固定位置運行的作為主電源、備用電源或者熱電聯產的燃料電池，比如分布式發電及余熱供熱等。固定燃料電池被用于商業、工業及住宅主要和備份能發電，它還可以作為動力源安裝在航天器、遠端氣象站、大型公園及游樂園、通訊中心、農村及偏遠地帶。

交通動力

交通動力應用是目前關注度最高的燃料電池應用領域。交通運輸市場包括為乘用車、巴士、客車、叉車及其他以燃料電池作為動力的車輛提供的燃料電池，例如特種車輛、物料搬運設備和越野車輛的輔助供電裝置等。

便攜式電源

便攜式電源包括筆記本電腦、手機、收音機及其他需要電源的移動設備。

燃料電池的能量密度通常是可充電電池的5到10倍，已有直接甲醇燃料電池DMFC和PEMFC被應用為軍用單兵電源和移動充電裝置上。成本、穩定性和壽命將是燃料電池應用于便巧式移動電源的所需要解決的技術問題。

應用現狀

固體氧化物燃料電池（SOFC）

固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能轉化成電能的全固態化學發電裝置，可直接使用氫及各種含碳燃料，與現有能源供應系統兼容，應用前景廣泛。

目前，中國的SOFC研究工作目前還處于起步階段，中國科學院上海硅酸鹽研究所、中國科學技術大學、清華大學、吉林大學等是國內主要從事SOFC研發的機構和高校。在核心關鍵技術方面，美國、歐洲、日本等發達國家（地區）一直處于世界領先地位，經過幾十年的技術研發和攻關，已經基本實現了SOFC技術的商業化運行。

質子交換膜燃料電池（PEMFC）

質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）是目前最接近商業化的燃料電池，也是未來最有希望為新能源汽車提供動力的電池。

PEMFC的工作溫度低、發展規模大，在小型電源領域，有 96%是PEMFC。PEMFC在交通領域被“寄予厚望”，全球幾乎所有的汽車制造商都在致力于燃料電池汽車的研發 。目前，PEMFC的研究重點是開發低鉑（Pt）、高穩定性的氧還原反應催化劑以及國產自主化的質子交換膜，提高電池電堆性能及壽命。

熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）

熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）具有燃料來源廣、占地面積小、污染物排放少、發電效率高等優點，MCFC燃料電池與其他燃料電池的區別在于：為避免電解質碳流失，反應中需用到CO2，CO2在陰極消耗，在陽極再生成，循環使用，使溫室氣體排放量大大降低。特別適用于做分布式電站，實現冷熱電聯供，對節能減排、提高能源利用效率具有重大意義。

我國MCFC起步較晚，隨著各高校和研究院所的技術攻克，已逐漸掌握了MCFC關鍵材料的制備方法，并不斷突破關鍵技術。