燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。

燃料電池工作原理是：氫氣或其他燃料進入到陽極，并在電極和電解質的界面上發生氧化與氧氣還原的電化學反應，產生電流，輸出電能。

燃料電池是繼熱能發電、水力發電和原子能發電之后的第四種發電技術。利用電化學反應把燃料電池中燃料的化學能(即吉布斯自由能)直接轉換成電能，這樣不會受卡諾循環效應的限制，所以效率高。

此外，燃料電池用燃料和氧氣作為反應物，有害氣體(SOX,NOX)的排放量極少;由于在整個過程中，沒有機械傳動，所以無噪聲污染。因此，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是一種很有發展前途的發電技術。

到目前為止，已經出現了很多種技術和結構類型的燃料電池，但是根據電解質的不同，一般分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質子交換膜燃料電池(PEMFC)等五大類。其中前三種類型工作溫度不大于200℃，又稱做低溫燃料電池，MCFC和SOFC的工作溫度大于650℃，叫做高溫燃料電池。

燃料電池系統組成及特點

組成

燃料電池PAFC的結構最為典型，主要由四部分組成，分別是呈多孔狀態、涂有催化劑的陽極、陰極、隔離電極的離子導電電解質、集流體。單電池產生的電壓很低，所以需要鈀電池串聯成電池堆來提高電壓。燃料電池整裝機組由電池組、重整器與熱交換器(廢熱回收)、直流-交流轉換裝置、監控器一起構成。PAFC、AFC和MCFC使用液態電解質，兩個電極呈氣、液、固三相接觸，而SOFC和PEMFC使用固態電解質僅呈兩相接觸，故在結構上有所不同。

特點

高能量轉換效率

燃料電池屬于一種能源轉換工具，可以將燃料的化學能直接轉換為電能而不用經過熱能轉換、機械能轉換，所以不受熱機原理中卡諾循環的限制，能達到40%以上的發電效率，如PAFC的發電效率為42%，MCFC的發電效率大于60%，比傳統的火電廠高的多。此外，燃料電池在發電的同時還生產熱水和低溫蒸汽，電/熱比大于1.0，多呈汽電共生形式，其總的能量轉換效率高達90%。

可靠性好

由于不需要經過熱能轉換，機械能轉換等復雜能量轉化，所以電池內運動零件很少，不會出現內燃機轉動零件和燃氣渦輪損壞等導致的嚴重事故。套裝機組可以在線監控，可以自動操作。

利于環保

燃料電池與普通電廠相比，極大的降低了CO2排放，大幅度減少粉塵、SO2和NOx的排放，改善空氣質量，同時水的消費和廢水排放大幅度降低。此外，燃料電池轉動機件少，消除了普通電廠的噪聲源。因為不需要燃燒，所以占地面積小，安全可靠，這種發電方式適合設置在城區作電源。以汽電共生方式可同時向旅館、餐廳、辦公樓、醫院、百貨公司提供電力和熱量大約需要40～1000kW的燃料電池;3～20kW的燃料電池可供住宅使用，高溫燃料電池對熱電廠的競爭力更高。可以在孤立的邊遠市鎮、礦區及軍隊哨所建立這種潔凈的小型汽電共生系統來提供電力、熱水、暖氣與空調，如新疆等地的油氣田，實用價值很高。

穩定性高

由于受負載因素及容量變化的影響不大，所以效率穩定，。負載追隨迅速，可提高電力系統穩定度。

燃料選擇范圍大

柴油、輕油、煤氣、天然氣、液化天然氣、沼氣、含氫廢氣等皆可使用。

建廠時間短

廠址選擇限制少、占地面積小，建廠時間不超過兩年，可靠近用戶建立現場發電裝置，減少了輸電系統的費用。

由于燃料電池存在造價偏高、冷機啟動時間長、長期使用的實驗數據缺少、電池組壽命比機組壽命短等問題，所以要想實現商品化氦需要進一步努力。除PAFC以外其它技術尚不夠成熟。