燃料电池按电解质可分为五类：

1.质子交换膜燃料电池（PEMFC）
2.熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
3.碱性燃料电池（AFC）
4.固体氧化物燃料电池（SOFC）
5.磷酸燃料电池（PAFC）。

      其中PEMFC在日常应用中具有良好的应用前景，尽管燃料电池的类型很多，但它们的基本原理相似。它可以包含一个阳极，一个阴极以及将阴极与阳极连接的电解质。由于电化学反应不涉及燃烧放热，因此燃料电池的能量转化率不受卡诺循环的限制。因此，其能量转化率可以达到50％以上。燃料电池具有高效率，低噪音，大功率范围和燃料来源丰富的优点。因此，它们具有良好的应用前景。

燃料电池的历史

在Umberto Lucia的文章（2014年）中，介绍了燃料电池的历史。燃料电池已经存在了大约两个世纪。1801年，英国的Humphry Davy（1778-1829）建立了燃料电池的基础，他的研究重点是电解金属化合物。1838年，大约40年后，德国化学家Christian FriedrichSchönbein发现了燃料电池的原理。一年后，英国格罗夫（British Grove）发明了第一台气体燃料电池，它利用氢气和氧气的电化学反应来发电。对于谁发现了燃料电池的原理，JM Andu´ jar和F. Segurahold在他们的文章中有不同的看法。他们认为格鲁夫可能是第一个发现燃料电池原理并成功生产它的人。

2H2(g)+O2(g)→2H2O(I)+energy

（燃料电池的基本原理）

一百多年后，实用的燃料电池出现了.1959年，弗朗西斯·托马斯·培根（Francis Thomas Bacon）发明了一种使用燃料电池的拖拉机。1008燃料电池为拖拉机提供约15kw的能量。在随后的阿波罗飞行任务中也使用了燃料电池。1970年以后，燃料电池技术迅速发展，汽车中燃料电池的使用引起了越来越多的关注。自21世纪以来，许多制造商将目光投向了燃料电池。燃料电池在不同领域的应用。大型汽车公司也推出了他们的不同燃料电池汽车。

       经过两个世纪的技术积累，燃料电池技术变得越来越成熟。人们相信燃料电池可能会成为未来氢经济的重要组成部分。它将为人类提供清洁高效的能源供应。

燃料电池的分类

燃料电池是一种能量和功率转换系统，可将燃料和氧化剂的化学能连续转换为电能。根据电解质的不同，燃料电池可分为五大类。

#质子交换膜燃料电池（PEMFC）

PEMFC的主要成分是双极板，电极，催化剂和膜。
阳极反应：H₂→2H⁺+2e^–


阴极反应：O₂+4H⁺+4e^–→2H₂O

PEMFC使用固体电解质（聚合物离子交换膜）。它属于低温燃料电池，工作温度通常为40至80°C。它的响应时间非常短（<5s），因此可以在很短的时间内启动。该特性使其比其他燃料电池更适用于汽车。PEMFC也是使用最广泛的燃料电池，被认为是继蒸汽机和内燃机之后具有巨大能量革命性的新一代能源动力系统。这也将是本研究的主题。

#熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）

MCFC使用熔融碳酸盐作为电解质。


阳极反应：H₂+CO₃²→H₂O+CO₂+2^e-
              
CO+CO₃^2-→2CO₂+2^e-


阴极反应：O₂+CO₂→4^e-→2CO₃^2-

MCFC的工作温度约为650°C，响应时间通常大于10分钟。

#碱性燃料电池（AFC）

AFC的电解质可以是氢氧化钾。
阳极反应：H₂+2OH^–→2H₂O+2^e-


阴极反应：0₂+2H₂O+4^e-→4OH

AFC的工作温度为65-220°C，需要几分钟的时间才能启动，阿波罗号飞船上使用的燃料电池就是它，AFC的功率转换效率是所有燃料电池中最高的。

#固体氧化物燃料电池（SOFC）

SOFC的电解质可以是固体氧化物或陶瓷。


阳极反应：H₂+O^2-→H₂O+2^e-
                 CO+O^2-→CO₂+2^e-
  CH₄+4O^2-→2H₂O+CO₂+8^e-       


阴极反应：O₂+4^e-→2O^2-

  SOFC的工作温度是数个燃料电池中最高的，可能达到1000°C。尽管较高的工作温度使启动时间更长（> 10分钟），但也消除了对昂贵的铂催化剂的需求。燃料来源也更广泛。其效率可能已经达到60％

#磷酸燃料电池（PAFC）

液态磷酸可能是PAFC的电解质。
阳极反应：H₂→2H+2^e-


阴极反应：0₂+4H⁺+4^e-→2H₂O

PAFC的反应过程类似于PEMFC。它的工作温度约为200°C。PAFC的启动时间为几分钟。与AFC和PEMFC相比，所需的贵金属催化剂的数量大大减少了。世界上大功率的实用燃料电池电站都使用这种类型燃料电池。