第1章动力电池的总体认知
燃料电池，是一种将燃料所拥有的化学能直接地转换成电能的化学装置，其又被称作电化学发电器，其主要由电极、电解质隔膜和集电器组成。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
燃料一般有氧化物燃料、氢燃料和甲醇，图示为氢燃料电池结构原理图。
燃料电池是一种能量转化装置，它按照电化学原理，即原电池工作原理，等温的把储存在燃料和氧化剂里的化学能直接转化成电能，所以实际上过程是氧化还原反应。在运行时，外部供给电池的氢在燃料极放出电子变成氢离子，氢离子通过电解质后转向空气极，而电子则通过外电路到达空气极。在空气极，由外部供给电池的氧，与氢离子和电子产生反应生成水。电能则由外电路进行输出。燃料电池和普通的干电池都是将化学能转换成电能的装置，但是两者有一个很大的不同点，即封存在干电池中参与化学反应的物质最终会消耗殆尽，反应停止,就不能再输出电能；但是对燃料电池来说，只要能不断地给它提供燃料气体和氧化剂，化学反应就能一直进行下去，从而不停地输出电能。
氢燃料电池，从原理上看类似于电解水的反过程。整套系统分为储氢罐、氢燃料电池、氧提取装置和控制电流输出的装置组成。作为系统的核心，氢燃料电池内部分为三个部分，阳极、阴极和位于两极之间的氢电解质。其中，储氢罐负责把液态氢转化为气态氢，接入燃料电池的阳极，氧提取装置从空气中提取出纯氧，输入到燃料电池的阴极。通过密封在电池阴阳两极内的催化剂，氧气与氢气在电解质的作用下反应，释放出电子，同时，氢和氧结合为水，排出车外，这些释放出来的电子经过聚集后，便可形成电流，供给电机驱动车轮和车内其他用电装置。因此，只要不断有氢供应，这个反应就会不间断进行（氧气从空气中制备），这就是氢燃料电池的工作原理。
SOFC： 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种直接将燃料气和氧化气中的化学能转换成电能的全固态能量转换装置,具有一般燃料电池的结构。固体氧化物燃料电池以致密的固体氧化物作电解质,在高温800～ 1 000℃下操作,反应气体不直接接触,因此可以使用较高的压力以缩小反应器的体积而没有燃烧或爆炸的危险。
RFC： 氢燃料电池以氢气为燃料,与氧气经电化学反应后透过质子交换膜产生电能。氢和氧反应生成水,不排放碳化氢、一氧化碳、氮化物和二氧化碳等污染物,无污染,发电效益高。60年代,氢燃料电池就已经成功应用于航天领域。“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。70年代至今,随着制氢技术的发展,氢燃料电池在发电、电动车和微型电池方面的应用开发取得了许多成果。
DMFC： 直接以甲醇为燃料的质子交换膜燃料电池通常称为直接甲醇燃料电池(DMFC)。膜电极主要由甲醇阳极、氧气阴极和质子交换膜(PEM)构成。阳极和阴极分别由不锈钢板、塑料薄膜、铜质电流收集板、石墨、气体扩散层和多孔结构的催化层组成。其中,气体扩散层起支撑催化层、收集电流及传导反应物的作用,由具有导电功能的碳纸或碳布组成;催化层是电化学反应的场所,常用的阳极和阴极电极催化剂分别为PtRu/C和Pt/C。