第四章 燃料电池材料资料
燃料电池材料
燃料电池材料燃料电池作为一种清洁能源技术，近年来备受关注。
作为燃料电池的核心组成部分，燃料电池材料的研究和应用对于燃料电池技术的发展起着至关重要的作用。
本文将就燃料电池材料的种类、性能及应用进行简要介绍。
首先，燃料电池材料主要包括阳极、阴极和电解质三个部分。
其中，阳极通常采用铂、钯等贵金属作为催化剂，其作用是将氢气分解为质子和电子。
而阴极则通常采用铂、钯、镍等金属作为催化剂，其作用是将氧气还原为水。
电解质则通常采用质子交换膜或氢氧化物等材料，其作用是传递质子并阻止电子的流动。
这些材料的选择和性能直接影响着燃料电池的效率和稳定性。
其次，燃料电池材料的性能对于燃料电池的整体性能有着至关重要的影响。
首先是催化剂的活性，催化剂的活性直接影响着燃料电池的效率和稳定性。
其次是电解质的传质性能，良好的传质性能可以提高燃料电池的输出功率和稳定性。
此外，材料的耐腐蚀性、导电性、机械性能等也是影响燃料电池性能的重要因素。
最后，燃料电池材料的应用主要集中在交通运输、电力供应和便携式电子设备等领域。
在交通运输领域，燃料电池可以作为汽车、公交车、火车等交通工具的动力源，其零排放的特性受到广泛关注。
在电力供应领域，燃料电池可以作为微型电网、备用电源等应用，其高效、低噪音的特点备受青睐。
在便携式电子设备领域，燃料电池可以作为手机、笔记本电脑、数码相机等设备的电源，其长续航时间受到用户青睐。
综上所述，燃料电池材料作为燃料电池技术的核心组成部分，其种类、性能及应用对于燃料电池技术的发展起着至关重要的作用。
随着科学技术的不断进步，相信燃料电池材料将会迎来更大的发展空间，为清洁能源技术的发展做出更大的贡献。
新能源材料与技术-第4章 燃料电池材料-4(固体、甲醇、碱性、磷酸燃料电池)
（一）Ni-YSZ金属陶瓷阳极
常用的阳极催化剂有镍、 钴和贵金属材料，其中 金属镍具有高活性、价 格低的特点，应用最广 泛。在SOFC中，阳极通 常由金属镍及氧化钇稳 定的氧化锆（YSZ）骨 架组成。
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（1）Ni-YSZ 金属陶瓷阳极的制备 制备Ni-YSZ金属陶瓷的方法有多种，包括传
统的陶瓷成型技术（流延法、轧末法）、涂抹 技术（丝网印刷、浆料涂覆）和沉积技术（化 学气相沉积、等离子体溅射）。管式SOFC通 常采用化学气象沉积-浆料涂覆法制备Ni-YSZ 阳极；电解质自支撑平行板SOFC的阳极制备 可采用丝网印刷、溅射、喷涂等多种方法，而 电极负载型平板型SOFC的阳极制备一般采用 轧膜、流延等方法。
1）阳极
阳极的主要作用是为燃料的电化学氧化提供反应场所， 所以SOFC阳极材料必须在还原气氛中稳定，具有足够高 的电子电导率和对燃料氧化反应的催化活性，还必须具 有足够高的孔隙率，以确保燃料的供应及反应产物的排 除。
由于SOFC在中温、高温下操作，阳极材料还必须与 其它电池材料在室温至操作温度乃至更高的制备温度范 围内化学上相容、热膨胀系数相匹配。
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（2）Ni-YSZ 金属陶瓷的物理性质
在Ni中加入YSZ的目的是使发生电化学反应 的三相界向空间扩展，即实现电极的立体化，并 在SOFC的操作温度下保持阳极的多孔结构及调 整电极的热膨胀系数使其与其它电池组件相匹配。 在这种金属陶瓷复合阳极中，YSZ作为金属Ni的 载体，可有效地防止在SOFC操作过程中金属粒 子粗化。
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▪ （3）金属陶瓷的稳定性
▪
Ni和YSZ在还原气氛中均具有较高的化学稳
定性，并且在室温至SOFC操作温度范围内无相
变产生。 Ni-YSZ在１０００℃以下几乎不与电
燃料电池的电极材料
燃料电池的电极材料燃料电池是一种利用化学反应产生电能的装置，其核心部分为电极。
电极材料是燃料电池的重要组成部分，直接影响着燃料电池的性能和稳定性。
本文将介绍燃料电池的电极材料及其特点。
1. 阳极材料阳极材料是指燃料电池中负责氧化燃料的电极。
常用的阳极材料有铂、钯、金、铜等金属以及碳材料。
其中，碳材料是最常用的阳极材料，因为它具有良好的导电性、化学稳定性和机械强度，同时价格相对较低。
2. 阴极材料阴极材料是指燃料电池中负责还原氧气的电极。
常用的阴极材料有铂、钯、金等贵金属。
这些材料具有良好的电催化性能和稳定性，但价格昂贵。
因此，研究者们一直在寻找更为经济实用的阴极材料。
目前最有前景的阴极材料是非贵金属材料，如氧化物、硫化物、氮化物等，它们具有良好的催化性能和较低的成本。
3. 催化剂催化剂是指在燃料电池中促进反应的物质。
常用的催化剂有铂、钯、金等贵金属。
这些材料具有良好的电催化性能和稳定性，但价格昂贵。
因此，研究者们一直在寻找更为经济实用的催化剂。
目前最有前景的催化剂是非贵金属材料，如氧化物、硫化物、氮化物等，它们具有良好的催化性能和较低的成本。
4. 电解质电解质是指燃料电池中负责离子传递的物质。
常用的电解质有质子交换膜和氢氧化钾溶液。
质子交换膜是目前应用最广泛的电解质，它具有高的离子传导率、优良的化学稳定性和机械强度。
氢氧化钾溶液是一种传统的电解质，但由于其腐蚀性较强，使用范围受到限制。
燃料电池的电极材料是燃料电池的重要组成部分，直接影响着燃料电池的性能和稳定性。
未来，随着新材料的涌现和燃料电池技术的不断发展，燃料电池的电极材料将不断得到提升和完善。
化学人教版(2019)选择性必修1 4.1.3化学电源--燃料电池(共22张ppt)
总反应式：__C_H_4_+__2_O__2_+_2_O__H__- _=_C__O_3_2_- +_。3H2O
【牛刀小试】
1. 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
总反应式：_C__H_4_＋__2__O_2__=_C__O__2_＋__2_H__2_O_______；
负极： H2－2e－ ＋CO32- = H2O＋CO2
正极： O2＋4e－ ＋2CO2 = 2CO32-
三、燃料电池电极反应式的书写
燃料电池的正、负极均为惰性电池，起传导电子的作用，电极材料 一般不参与反应。 1.正极反应式的书写：
正极发生还原反应，通入气体一般为O2。 O2→O2-，根据电解质溶液不同，分为以下几种情况： ①酸性溶液： 生成的O2-与H+结合生成水，
其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O ②碱性及中性溶液：O2-与H2O结合，生成OH-，
其电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
③熔融碳酸盐中：O2-与CO32-不能结合，只能和CO2结合生成CO32-， 其电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO32-
④允许O2-通过的高温固体：O2+4e-=2O2-
负极反应式 = 总反应 - 正极反应式
【牛刀小试】
甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的燃料电池。
1. 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书 写方法。
(1)在酸性介质中 负极：C_H__4_+__2_H_2_O__-_8_e_－__=_C__O_2_+ 8H＋ ；正极：2O_2_+__8_H_＋__+__8_e_－_=__4_H__2O_；
新能源材料第4-6讲
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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4.3 前景与挑战
我国研制的航天用AFC与美国同类型Shuttle用AFC相比差距还很大，为 适应我国宇航事业发展，需改进电催化剂与电极结构，提高电极活性 等；
RFC是在空间站用的高效储能电池，随着宇航事业和太空开发的进展， 尤其需要大功率的储能电池，会展现出它的优越性。
1994年，日本分别由日立和石川岛播重工业完成两个100kW、电极面积1平 方米的加压外重整MCFC；
在西欧，德国MTU宣布在解决MCFC性能衰减和电解质迁移方面取得重大突 破；该公司开发的至今世界上最大的280kW单组电池正在运行；
我国从1993年开始进行MCFC的研究，其研究领域包括：LiAlO2粉料的制备 方法， LiAlO2隔膜的制备、以烧结Ni为电极组装了28cm2、110cm2单池，对 单池电性能进行了全面测试。
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燃料电池材料
4.2.4 熔融碳酸盐型燃料电池
熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)的工作温度在650～700,以浸有 (K、Li)CO3的LiAlO2隔膜为电解质。电催化剂无需使用贵金属，以雷尼 镍和氧化镍为主，可用净化煤气或天然气为燃料。
美国从事MCFC研究的有国际燃料电池公司(IFC)、煤气技术研究所(IGT)和能 量研究公司(ERC),1995年ERC公司在加州建立了2MW试验电厂；
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燃料电池材料
4.2 几种燃料电池的研究现状
4.2.1 碱性氢氧电池（AFC） 4.2.2 磷酸型燃料电池（PAFC） 4.2.3 质子交换膜型燃料电池（PEMFC） 4.2.4 熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC） 4.2.5 固体氧化物燃料电池（SOFC）
燃料电池的电极材料
燃料电池的电极材料燃料电池（Fuel Cell）是指直接将化学能转化为电能的装置。
在燃料电池中，燃料（一般指氢气）和氧气在电极和催化剂的作用下，发生氧化还原反应，产生电子和离子，进而产生电流。
其中，电极材料是燃料电池中至关重要的一个组成部分，直接影响到燃料电池的性能和效率。
燃料电池的电极材料主要包括阴极和阳极两种。
阴极材料的主要作用是促进氧气的还原反应，一般采用的是铂（Pt）或其他贵金属材料，因为这些材料具有较高的电催化活性和稳定性。
同时，为了提高阴极材料的利用效率，还可以采用载体材料（如炭黑）来增加表面积，使得反应速率更快。
阳极材料则主要用于促进燃料（一般指氢气）的氧化反应，因此需要具有较好的催化性能和电导性能。
目前，常用的阳极材料是铂钴合金（Pt-Co），因为铂钴合金具有较高的活性和较低的电极负载，可以提高燃料电池的效率和长期稳定性。
此外，也可以在阳极上使用一些非贵金属材料作为催化剂，如过渡金属氧化物化合物和碳材料等，这些材料具有较好的催化性能和较低的成本，可以帮助降低燃料电池的制造成本。
除了阴极和阳极材料外，燃料电池的电极材料还包括电解质、导电材料和气体扩散层等。
其中，电解质的作用是分离阳、阴极，以免出现短路现象，如目前常用的电解质有聚合物电解质、固体氧化物电解质等。
导电材料则是将电极材料与电流输出部分连通，在燃料电池中，常使用炭黑和碳纤维等导电材料。
气体扩散层则是将燃料和氧气输送至阴、阳极反应表面的媒介，通常采用多孔铜箔或碳纤维纸作为扩散层。
总之，燃料电池的电极材料是燃料电池能否高效运行和长期稳定的关键因素。
随着技术的不断发展，越来越多的研究者开始寻找非贵金属材料替代阴极和阳极材料，以降低燃料电池的制造成本和提高应用范围，这也将是未来研究的一个重要方向。
而基于燃料电池的技术，在节能减排和提高能源利用效率方面无疑具有广阔的应用前景。
燃料电池正极材料
燃料电池正极材料燃料电池正极材料是燃料电池中至关重要的组成部分，它直接影响着燃料电池的性能和效率。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中正极材料扮演着催化剂的角色，促使氧气与燃料发生化学反应并释放出电子。
燃料电池正极材料的选择对燃料电池的性能有着重要影响。
目前常见的燃料电池正极材料有铂、铂合金和非贵金属材料等。
铂是一种优良的催化剂，可以快速催化氧气与燃料的反应，但成本较高。
因此，科学家们一直在努力寻找更便宜、效果更好的替代材料。
近年来，有关非贵金属材料的研究引起了广泛关注。
这些材料包括过渡金属、碳材料和氧化物等。
非贵金属材料具有成本低、丰富资源等优势，同时也具备较高的催化活性和稳定性。
然而，这些材料在催化活性和稳定性方面仍存在一些挑战，需要进一步的研究和改进。
除了正极材料的选择外，正极材料的结构和形态也对燃料电池的性能起着重要作用。
例如，合理设计正极材料的纳米结构可以增加其比表面积，提高催化活性。
此外，采用多孔材料可以增加反应界面，提高反应速率。
因此，研究人员通过调控正极材料的结构和形态，不断优化燃料电池的性能。
燃料电池正极材料的研究不仅涉及材料的合成和表征，还包括对其催化机理的深入了解。
只有对催化反应的机理有清晰的认识，才能进一步改进正极材料的性能。
因此，燃料电池正极材料的研究是一个复杂而多样的领域，需要多学科的合作和不断的探索。
燃料电池正极材料的发展对于推动燃料电池技术的应用具有重要意义。
燃料电池作为一种清洁高效的能源转换技术，可以广泛应用于交通运输、能源供应和移动设备等领域。
通过不断改进正极材料的性能，可以提高燃料电池的能量转换效率，降低成本并延长使用寿命，从而推动燃料电池技术的商业化进程。
燃料电池正极材料的研究对于提高燃料电池的性能和效率至关重要。
科学家们通过选择合适的材料、优化材料结构和形态，并深入探究催化机理，不断推动燃料电池技术的发展。
相信在不久的将来，燃料电池将成为一种重要的清洁能源，为人类的可持续发展做出贡献。
新能源材料学-燃料电池1
一、发电原理
氢气在阳极进行的是氧化反应，氢气分子传输至多孔阳极后，经过质传 到达阳极，于是进行氧化反应：H2→2H++2e-，氧化反应将氢气氧化成氢离 子。薄膜隔离阴阳两个电极，避免阴阳两极接触到而短路，它的另一功用是 输送在阳极所生成的氢离子到阴极。电子由阳极导至外接电路，形成电流。 而氢离子也由阳极端，透过可导离子性质(电子绝缘体)的高分子薄膜电解质， 抵达阴极。
一、发电原理
讨论：电极材料所起的 作用。 目的：训练学生推演和 分析新能源材料及器件 设计的能力（课程目标 1）。
Anode(阳极,燃料端) reaction: H2 2H+ + 2eCathode(阴极,氧气端) reaction: ½ O2 + 2H+ + 2e- H2O Overall reaction: H2 + ½ O2 H2O + Heat
➢选择性膜净化也是去除富氢燃料气中CO的有效方法之一。最常用来进行富
氢燃料气膜净化的是钯或钯合金膜。钯或钯合金膜具有非常高的氢气选择性，
可以单独允许氢气通过，而阻隔其他杂质气体，从而净化氢气。
三、氢气燃料的储存
1、物理储氢
➢以单质形式存在于金属或一些其他物质，比如：以气态方式压缩在气罐，
储氢密度低；或高压下以液态方式储存在氢罐，储氢密度高，但要求容器隔
二、燃料电池的基本组件
➢ 燃料电池的基本组件包括：阴极、阳极、电解质和双极板或连接器。通常 以氢气为燃料，氧气为氧化剂，在阳极氧化燃料，在阴极还原氧气。
➢ 燃料电池是以这样的核心单元串联组成为较大功率的电池组，或称电池堆 (fuel cell stack)。
第四章燃料电池材料.
KOH < 260 中 纯氧
ZrO2+Y2O3 离子交换膜 （特别是阳离 子交换膜） 约1000 无 空气 约85 无
氧化剂
极板材料
镍
石墨
镍， 不锈钢
陶瓷
石墨，金属
Байду номын сангаас
表4-2
种 类 催化剂 阳/阴极 AFC 镍/ 银系 电解 纯氢
五种燃料电池特点
PAFC 铂系 MCFC 镍/氧化镍 SOFC 镍LaMnO3 或LaCoO3 天然气，甲 醇，煤气 PEMFC 铂系
燃
料
天然气， 轻质油， 甲醇等重 整气 40～45 对CO2 不 敏感；成 本相对较 低
天然气， 甲醇等重 整气，煤 气 50～65 空气做氧 化剂、天 然气或甲 烷做燃料
天然气，甲醇 等 重整气 30～40 空气做氧化剂； 固体电解质； 室温工作；启 动迅速
发电效率 45～50 启动快； 室温常压 下工作
1960年，美国通用电气公司开发成功质子交换膜燃料电 池；接下来几年，质子交换膜燃料电池被美国应用于双子星 座飞船； 1979年，在美国纽约完成了4.5MW磷酸燃料电池电厂的 测试；1986年，洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）开发成功 第一辆磷酸燃料电池公共汽车；1991年，日本千叶县的11MW 磷酸燃料电池试验电厂达到设计功率；
燃 料 电 池
磷酸燃料电池（PAFC） 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
固体氧化物燃料电池（SOFC） 质子交换膜燃料电池（PEMFC）
表4-1
种类 电解质 电 解 工作温 质 度范围 腐蚀性 AFC
五种燃料电池特点
PAFC H3PO4 190～ 210 强 MCFC Li2CO3, K2CO3 600～700 强 SOFC PEMFC
燃料电池电极材料简述
燃料电池电极材料简述By 小叶好的摘要本文分别简述了五种燃料电池的点击材料的发展状况。
分别从质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、磷酸燃料电池、碱性燃料电池、熔融盐燃料电池五种类型分别对电极材料进行简述，并结合最新的前沿研究对燃料电池电极材料进行简单的论述。
关键词燃料电池正极材料负极材料电极燃料电池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。
燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。
它从外表上看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”。
一．质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。
其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。
工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。
在质子交换膜燃料电池中，电解质是一片薄的聚合物膜，例如聚[全氟磺]酸，和质子能够渗透但不导电的NafionTM ，而电极基本由碳组成。
氢流入燃料电池到达阳极，裂解成氢离子（质子）和电子。
氢离子通过电解质渗透到阴极，而电子通过外部网路流动，提供电力。
以空气形式存在的氧供应到阴极，与电子和氢离子结合形成水。
在电极上的这些反应如下：阳极：2H2→ 4H+ + 4e-阴极：O2 + 4H+ + 4e- → 2 H2O整体：2H2 + O2→ 2 H2O + 能量质子交换膜燃料电池的工作温度约为80℃。
在这样的低温下，电化学反应能正常地缓慢进行，通常用每个电极上的一层薄的白金进行催化。
这种电极/电解质装置通常称做膜电极装配（MEA），将其夹在二个场流板中间便能构成燃料电池。
这二个板上都有沟槽，将燃料引导到电极上，也能通过膜电极装配导电。
每个电池能产生约0.7伏的电，足够供一个照明灯泡使用。
驱动一辆汽车则需要约300伏的电力。
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55～70 空气做氧化 剂、天然气 或甲烷做燃 料
优点
表4-2
种类 可应 用领 域 缺点 AFC 航天，特 殊地面， 广泛
Hale Waihona Puke 五种燃料电池特点PAFC MCFC SOFC PEMFC 电汽车，潜艇， 可移动动力源
特殊需求， 区域供电， 区域供电 联合发电 区域供电
对CO敏感； 工作温度较 工作温度过高 需以纯氧 高 做氧化剂； 启动慢； 成本高 成本高
4.1.5 燃料电池的特性
高效率 优点 可靠性高 良好的环境效应
存在 问题
特 性
良好的操作性能 灵活性高 燃料来源广泛
直接碳燃料电池(DCFC)
几种特殊类型的燃料电池
直接甲醇燃料电池 (DMFC) 以氢为基础的利 特 殊 燃 料 电 池
用可再生能源的 闭合循环发电系 统
再生燃料电池(RFC)
直接碳燃料电池(DCFC)
几种特殊类型的燃料电池
直接甲醇燃料电池(DMFC) 特 殊 燃 料 电 池
唯一使用固 再生燃料电池(RFC) 体燃料的燃 料电池 直接碳燃料电池(DCFC)
燃 料 电 池
磷酸燃料电池（PAFC） 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
固体氧化物燃料电池（SOFC） 质子交换膜燃料电池（PEMFC）
表4-1
种类 电解质 电 解 工作温 质 度范围 腐蚀性 AFC
五种燃料电池特点
PAFC H3PO4 190～ 210 强 MCFC Li2CO3, K2CO3 600～700 强 SOFC PEMFC
第四章 燃料电池（Fuel cell )材料
介绍内容
4.1 燃料电池介绍 4.2 质子交换膜燃料电池材料 4.3 熔融碳酸盐燃料电池材料 4.4 固体氧化物燃料电池材料 4.5 燃料电池的应用与前景
4.1 燃料电池介绍
4.1.1 简介 (1)什么是燃料电池？ 简单地说，燃料电池1(Fuel Cell，简称FC)是 一种将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为 电能的电化学装置。 作为一种新型化学电源，燃料电池是继火电、 水电和核电之后的第四种发电方式。与火力发电 相比，关键的区别在于燃料电池的能量转变过程 是直接方式，如图 1-1 所示。
燃料电池与普通电池比较：
相同点：电化学反应的两个电极半反应分别在阴极和阳 极上发生，从而在外电路产生电流来发电的。
不同点：普通一次电池是一个封闭体系，与外界只有能 量交换而没有物质交换。燃料电池是一个敞开体系，与外 界不仅有能量的交换，也存在物质的交换。
4.1.4 燃料电池的类型和各类型的特点
碱性燃料电池（AFC）
燃
料
天然气， 轻质油， 甲醇等重 整气 40～45 对CO2 不 敏感；成 本相对较 低
天然气， 甲醇等重 整气，煤 气 50～65 空气做氧 化剂、天 然气或甲 烷做燃料
天然气，甲醇 等 重整气 30～40 空气做氧化剂； 固体电解质； 室温工作；启 动迅速
发电效率 45～50 启动快； 室温常压 下工作
KOH < 260 中 纯氧
ZrO2+Y2O3 离子交换膜 （特别是阳离 子交换膜） 约1000 无 空气 约85 无
氧化剂
极板材料
镍
石墨
镍， 不锈钢
陶瓷
石墨，金属
表4-2
种 类 催化剂 阳/阴极 AFC 镍/ 银系 电解 纯氢
五种燃料电池特点
PAFC 铂系 MCFC 镍/氧化镍 SOFC 镍LaMnO3 或LaCoO3 天然气，甲 醇，煤气 PEMFC 铂系
1960年，美国通用电气公司开发成功质子交换膜燃料电 池；接下来几年，质子交换膜燃料电池被美国应用于双子星 座飞船； 1979年，在美国纽约完成了4.5MW磷酸燃料电池电厂的 测试；1986年，洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）开发成功 第一辆磷酸燃料电池公共汽车；1991年，日本千叶县的11MW 磷酸燃料电池试验电厂达到设计功率；
对CO非常敏 感； 反应物需要加 湿
几种特殊类型的燃料电池
直接甲醇燃料电池(DMFC) 特 殊 燃 料 电 池
再生燃料电池(RFC)
直接碳燃料电池(DCFC)
燃料是液态的 几种特殊类型的燃料电池 甲醇，发展迅 速，商业潜力 大
直接甲醇燃料电池(DMFC) 特 殊 燃 料 电 池
再生燃料电池(RFC)
热能
传统技术
动能
燃料电池 化学能
电能
图4-1
燃料电池直接发电与传统间接发电的比较
(2) 燃料电池发展过程中的重大事 件 1839 年，英国的格罗夫发明“气体伏打电池”，格罗夫 也被称为“燃料电池之父”； 1896年，美国的雅克研制成功第一个数百瓦（大约300瓦） 的煤燃料电池； 1897 年 ， 德 国 的 能 斯 特 发 明 “ 能 斯 特 物 质 ” ----YSZ （85%ZrO2+15%Y2O3),该物质是目前广泛使用的高温固体氧 化物燃料电池的电解质材料； 1959年，英国的培根和弗洛斯特研制成功 6KW碱性燃料 电池系统,并用来驱动叉车、圆盘锯和电焊机；丽斯-查尔莫斯 公司开发出第一辆碱性燃料电池拖拉机 ，可以推动 3000lb (1lb =0.4536kg)的重物；65年，用于阿波罗登月飞船；67年， 通用汽车开发成功第一辆碱性燃料电池电动汽车Electrovan。
1996年，美国加利福尼亚州的2MW 熔融碳酸盐燃料电池 试验电厂开始供电。
4.1.2 燃料电池的构造
燃料电池主要构成：阴极、阳极及电解质 （电极一般采用多孔材料）。
4.1.3 燃料电池的工作原理
虽然燃料电池的种类很多并且不同类 型的燃料电池的电极反应各有不同，但都 是由阴极﹑阳极﹑电解质这几个基本单元 构成，其工作原理是一致的。
以简单的酸性电解质氢氧燃料电池为例说明燃料 电池的工作原理。
燃料电池的基本反应如下：
燃料电池的工作原理：
燃料气（氢气﹑甲烷等）在阳极催化剂的作用下发生 氧化反应，生成阳离子并给出自由电子。 氧化物（通常为氧气）在阴极催化剂的作用下发生还 原反应，得到电子并产生阴离子。 阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过质子导 电而电子绝缘的电解质运动到相对应的另外一个电极上， 生成反应产物并随未反应完全的反应物一起排到电池外。 与此同时，电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反 应过程达到物质的平衡与电荷的平衡，外部用电器就获得 了燃料电池所提供的电能。