概要：燃料电池与干电池、一次电池和铅蓄电池、二次电池不同，它能够持续供水素、燃料和酸素、酸化剂，持续性地取出电力的化学电池。

    它与使用热机关发电系统有差异，为了从化学机能向电气机能变换，途中不经过热机能和运动机能这个形态，不依存热力机特有的卡诺周理论热效率（卡诺效率），发电效率高。同时，不受系统规模大小的影响，噪音和振荡也小。为此，填补了记录系统，携带电话等手机机器。适用于自动车、铁道、民生用、产业用核发电站、军事兵器多种多样的用途。能源起源被受期待。

    燃料电池研究方式有以氢为首的几种燃料，主要是通过水的电气分解的逆反应2H2+O2→2H2O取出电。反应的时候不仅仅伴随热，也把高温作为发电效率高的必要条件，也把1,000℃的环境作为必要的方式。在使用燃料和氢燃料电池以外的燃料时，改变质量器的装置，从燃料中只取出氢，改变质量的处理。21世纪的现在，推进研究开发，根据电化学反应和电解质的种类，分成几个方式。

    方式：电解质的种类，主要研究4种燃料电池。碱电解质形燃料电池(AFC)，用以前的方式来考虑今后利用的限制性。生物燃料电池，与其他方式不同的地方比较多。

    固体高分子形燃料电池

    固体高分子形燃料电池(PEFC, Polymer Electrolyte Fuel Cell)，被叫做PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)。使用高价的白金，根据离子交换膜把氢做为燃料，以30-40％比较低的发电效率发电。启动早，驾驶温度也低80-100℃。

    也在推进实用化，因为发电效率低，预想在小型的发电中使用。作为触媒使用白金，其使用量在减少，提高电解质的氟系交换树脂的耐久性和成本，成为今后普及的课题。

    追求室温和小型轻量化，期待对手机机器、燃料电池自动车等的应用。

    弱酸形燃料电池

    弱酸形燃料电池(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell)，弱酸作为电解质 (H3PO4)水溶液使用。温度是200℃左右，发电效率约40％LHV。因为固体高分子形燃料电池同样把白金作为触媒，在燃料中存在一氧化碳的话，会使触媒的白金恶化。因此，如果把天然气等作为燃料，预先根据水蒸气改变质量与一氧化碳进行反应，把一氧化碳浓度制作1％左右的氢的话，需要电池供给。工厂、大楼等的需求，把发热发电系统100/200kW包装投入市场。达成商务机4万小时以上的使用寿命(堆积、改变质量器无交换)。弱酸形燃料电池的代表制造厂是UTC 电力和富士电机等。富士电机系统的100kWPAFC在2008年初作为燃料电池第一次受到了日本消防应急电源的认定。代表制造厂是东芝燃料电池和富士电机等。现在东芝是家用PEFC专门PAFC生产厂家。

    溶融碳酸盐形燃料电池

    溶融碳酸盐形燃料电池(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)，使用碳酸离子(CO32-)代替氢离子(H+)，作为电解质，用溶融了的碳酸盐(炭酸，炭酸等) 在分离器里浸渍。为此，氢能把天然汽和石炭煤气作为燃料。温度是600℃-700℃左右。在常温下固体的碳酸盐的温度接近溶解，作为电解质使用。为了PAFC竞争的可供选择的方案，250kW级包装正在投入市场。发电效率约45％LHV。因为不用白金触媒，不用担心PEFC和PAFC不同或是被一氧化碳毒害。排热也是有利的。被认为是改变内部质量方式, 期待改变质量器系统内设置。被火力发电所代替。溶融碳酸盐形燃料电池的代表制造厂，Fuel Cell Energy和石川岛播磨重工业等。

    再者，通常的燃烧反应，空气中存在氮，废气中的二氧化碳浓度上限约20％。要提高二氧化碳浓度，必须用氧气代替空气。可是，MCFC碳酸离子电池反应介入，空气极点向二氧化碳和氧燃料方面移动、积蓄燃料极点，排出的废气中二氧化碳浓度也达到80％左右。利用这个性质，MCFC尝试进行二氧化碳的回收。日本国内作为经产补助事业，由中国电力、中部电力共同实施。

    固体氧化物形燃料电池

    固体氧化物形燃料电池(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)，也被叫做固体电解质形燃料电池。温度MCFC 800-1,000℃以上，会变成高耐热性的材料。同时，启动、停止的时间也长。电解质氧化物离子的透过性高稳定性强。作为氧化物离子传导使用。根据空气极点生成的氧化物离子(O2-)透过电解质，作出燃料极点反应的氢，产生电能。为此，不仅仅是氢，天然汽和石炭煤气等也可作为燃料使用。活性化电压不降低，而且还高，56.1％LHV也已经达到发电效率。正在被开发成家用、业务用的1kW-10kW级PEFC。最高发电效率也达到了LHV 37.5％的最高价。改变内部质量，改变质量器没必要用特别的触媒。电极木材具有导电性。还可代替火电站等用途。固体氧化物燃料电池的代表制造厂有西门子和三菱重工，日本特殊陶业，TOTO（企业），三菱重工业(关西电力)等。从2005年11月开始的3个月里，大阪气体和京瓷，用城市煤气在集合住宅进行了1kW发电装置的确证实验。能得到660W的供给热水输出。达到平均1日发电效率44.1％的(LHV)成绩。从2007年度开始，经济产业省等新能源财团，进行来自4个制造厂的29台装置，城市煤气、LPG、灯油的SOFC确证实验，达到平均发电效率35％的(LHV)成绩。2008年度，继续增加36台确证实验。三菱材料和关西电力，把城市煤气做为燃料，SOFC输出10kW级的发电装置，发电效率达到50％。新能源、产业技术综合开发机构NEDO，委托4个企业小组，从输出10kW级实验到200kW级的发电装置。其中1个是把三菱重工业的城市煤气作为燃料，SOFC发电组合了微燃气轮机发电的复合发电，从SOFC产生的未反应的氢，从用微燃汽轮使一氧化碳的副生煤气燃烧排出。(出处:燃料电池的基础)。

    钠硫磺电池(NaS电池)NaS电池、Redox流通量电池。一般的分为二次电池、蓄电池,不过也被看作是再生型燃料电池。工厂、大楼等需要设置负荷水平化燃料电池。正极硫黄、电解质作为钠离子传导体的负极使用，300℃左右。在便宜的夜间用电力充电，和白天放电相比，能够削减电费。(代表制造厂:日本气体)。日本气体株式会社，在2009年6月11开发独自构造的sofc，达成了世界最高水平的63％的发电效率(LHV)和90％高的燃料利用率。

    碱电解质形燃料电池

    碱电解质形燃料电池(AFC, Alkaline Fuel Cell)，以水酸化物为导体，电解液在极点间构成侵害。与固体高分子形燃料电池PEFC使用一样，高分子膜类型也被公布。构造简单，在碱气里使用，能够利用氧化物等廉价的电极触媒。也能够在常温下单纯的用液体做电解质。可靠性高，现在作为宇航用途等实用化的唯一的燃料电池。另一方面，如果从改变的烃系燃料中取出氢，混入碳化烃和碱性电解液，会使炭酸盐恶化。同样作为氧化剂和电解液吸收二酸化炭素恶化，需要把纯度高的氧作为氧化剂使用。提高氢的纯度透过膜提高纯度。因为电解质作为水溶液，工作温度阶段电解液被冻结。温度受到限制。同时和温度相比，离子的移动速度(扩散系数)发生变化，影响发电力，温度条件很重要。镍系触媒有配位性的一酸化炭素，因为烃，氧及水蒸气等活性下降，所以氢燃料的纯度很重要。杂质包含水蒸气，最好不要使用氢。在21世纪的燃料电池研究开发上，大部分不能转向。不过，适合少年人教材，计划被广泛实用。Aporo13号的事故，由于燃料电池供给的液体氧供给系统出现问题，不是燃料电池本身的问题。工业和产业技术总研究所，水加N2H4?H2O为燃料，达到了0.50W/cm2输出密度。CO2排泄量为零，节省资源，新低成本开发完全不使用重金属，新开发燃料电池的基础技术(大发宣传发表2007年9月14日)。燃料电池没有混入烃，排泄物是水和窒素。

    直接形式燃料电池

    直接形式燃料电池(DFC, Direct Fuel Cell)，把改变质量做为介质，直接由电池供给燃料，液体燃料被开发为DFC的燃料。因为全都含有碳的燃料，根据反应产生的二氧化碳全被排出。用燃料供给泵和散热，被分为被动型和主动型。燃料极点的白金一氧化碳吸收反应速度慢，燃料等发电效率低，小型量轻。譬如，直接形式甲醇燃料电池(DMFC)，适合数十mA-10W左右的小规模电力发电。以小型手机电子机器的电源为用途。在美国2008年输出1W。

    生物燃料电池

    从食物取出能源的生物系统，通常被称为生物燃料电池。一般的，不要和燃料电池、下水道煤气沼气、发酵煤气混为一谈。酵素的工作是分解糖分，取出电能。根据环境的变化，稳定而强有力的酵素不可缺少，研究开发，伸长酵素的寿命等成为课题。利用血液中的糖分向体内埋入电子心脏起搏器，笔记本电脑和手机电源等的应用被受期待。类似的研究，也有用光合成植物生物系统的太阳光生物燃料电池。

    历史

    根据燃料电池的原型在1842年被制造。燃料电池，电极把白金做为电解质，从电力中取出希硫酸，水素和酸素。电力用水能够分解电气。此后，燃料电池，根据热力机作为发电机登场，作为发电系统暂且被忘记。1955年在美国电器公司(GE公司)里工作的化学者W.Thomas Grubb改造了发电机，作为电解质使用了交换膜的改良型燃料电池。3年后，另外GE公司化学者Leonard Niedrach，成功的减少触媒白金的使用量。燃料电池被熟知。GE公司把此技术开发利用，推动当时进行中的航空宇宙局的宇宙计划的采用。这就是燃料电池的最初利用形式。1965年美利坚合众国的宇宙飞行计划5号使用了烃系树脂的固体高分子形燃料电池，燃料电池再次被关注。1959年，5kW的安置式燃料电池的开发成功了。1959年，根据Harry Ihrig带领的队伍，在美国威斯康星州的美国横断博览会上，公开了15kW输出的燃料电池拖拉机。这个系统使用电解质水酸化，使之作出压缩氢和氧反应。1959年，其合作伙伴用5kW的装置作为熔接机的电源使用。1960年代，能源公司为了在美国的宇宙计划中供给宇宙飞船的电力和水，得到了美国的专利使用许可。燃料电池作为电源和饮料水源使用。对材料的可靠性进行讨论，采用了碱电解质形燃料电池。

    作为民生用燃料电池，继续研究住宅用系统和适合发电的设施。在日本，按照经济产业省、通商产业省的节能政策，磷酸形，溶融碳酸盐形燃料电池，开始开发固体电解质形燃料电池。1991年东京电力五井火电站，输出1万1000kW的磷酸形燃料电池。

    1987年，公司开发了电解质膜用的弗素系树脂(Nafion)的固体高分子形燃料电池。这个电解质膜耐久性出色，燃料电池再次备受瞩目，研究开发繁盛。

    美国国防部高等研究事业局(国防高等研究计划局)的劳伦斯?H?杜步瓦，着眼于各种各样的液体烃(甲醇，乙醇等)的燃料电池。和加利福尼亚大学(USC)的低车辆烃研究所的酸类专家诺贝尔赏获奖者乔治进行讨论。USC发明推进研究所，在加利福尼亚工科大学的合作下，发明了液体烃直接氧化的系统，被命名为 燃料电池(DMFC)。

    1994年，戴姆勒(当时)发表了燃料电池汽车的试制车。同时，本田自动车，在1997年的东京发表燃料电池汽车的试制宣言，在2005年之前批量生产。

    2001年索尼，日立制作所，日本电气相继发表适合手机燃料电池的开发。

    2002年12月，本田fchv及宏达fcx的燃料电池汽车的市贩被日本政府纳入第一号，小泉纯一郎首相进行了试乘。在首相官邸和经济产业省被使用，成为24小时的租赁合同。2003年丰田日野自动车制FCHV纳入东京都交通局。到2004年末在台场周边运行。2005年日本国际博览会、爱知万国博览会，日野制丰田FCHV#FCHV-BUS被缴纳了。同时，2004年日产自动车也被纳入了日产横滨市。从2006年开始在爱知万国博览会使用的氢站被移到中部国际机场运行。这些公共巴士上，一般人乘坐的是燃料电车。

    1980-1990年代，燃料电池的开发阶段，被称为第1代形式燃料电池磷酸形燃料电池，第二代型燃料电池溶融碳酸盐形燃料电池，固体氧化物形(固体电解质形)燃料电池为第3代形式燃料电池时期, 固体高分子形燃料电池变成开发的主角之后，21世纪的现在，这个方法大部分没有使用。燃料电池的实用化需要消防法和毒物取法，电气事业法和建筑基准法等法律上的放松管制，电气设备技术基准等，重新进行了评估。2002年10月美国运输省准许燃料电池带入飞机内，很快提出面向燃料电池普及的放松管制的方针。同时，关于安全基准和性能评价，制定了国际的基准。

    用语

    燃料电池的说明、使用特有的几个用语。也有一般的用语,不过，有燃料电池独自意义的用语。

    电池：层积等单体的燃料电池，常常被叫成单位电池。

    堆积：单板形状的单位电池，有层积。圆筒横格型和圆筒竖条纹型的单位电池重叠，上下要联成一串。全都被串联连接。也被叫做电池堆积。

    燃料极：阳极，意味丢失电子一侧的电极，意味着阳极电压的极性不混乱，供给氢等燃料的一侧，被称为燃料极点。在电化学领域，电工学的电极终端的电压极基于阳极和阴极，避免混乱选出供给煤气电极的名字。

    空气极：阴极。得到电子一侧的电极，不混乱电压的极性。被称为含有养的空气极点。

    分离器：电池主要的构成要素，夹隔表面氢，表面氧分离这些分离器，被称作分离器。尽可能低的电阻向两面放电流，越薄越好。预备氢和氧，冷却水的流路通道，很多被做成石墨和有耐蚀性的金属。