2.2 燃料电池

燃料电池（Fuel Cell）是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。其特殊之处在于将燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。从外表上看，燃料电池有正、负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

燃料电池本质上是一种电化学装置，组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极（负极即燃料电极，正极即氧化剂电极）以及电解质组成的。不同的是一般电池的活性物质储存在电池内部，因此限制了电池容量，而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名副其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排出，燃料电池就能连续地发电。

燃料电池涉及化学热力学、电化学、电催化、 材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。

燃料电池具有能量转化效率高（直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制；一般燃料电池的燃料-电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%）、安装地点灵活（功率可根据需要由电池堆组装，十分方便；燃料电池电站占地面积小，建设周期短，无论作为集中电站还是分布式电站，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适）、负荷响应快、运行质量高（在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率）等特点。