图1-1 第一台燃料电池

1889年英国化学家Langer和Mond尝试用工业煤气与空气制造第一台实用装置，获得了0。2A/cm2的电流密度，并首次采用燃料电池名称[1]。

1899年Nernst提出在燃料电池中使用固态氧化物电解质。

1897年Walther Nernst研制出了氧化锆稳定氧化钇的电解质层，并成功地制成了“能斯脱灯”，但“能斯脱灯”并没有得到实际的应用。

1921年Baur等对以熔融碳酸盐为电解质进行试验研究。

1937年埃米尔。鲍尔和菲瑞斯研制出第一台固体氧化物燃料电池（SOFC）。

1940年俄罗斯人O。K。Davtyan尝试对SOFC进行改进。

1959年英国剑桥大学教授Francis T。Bacon制造出了功率高达5kW的高压氢氧燃料电池组（工作温度为150°C），能够推动电锯、电焊机等大功率负载，也使得燃料电池技术能得以走出实验室。后经美国通用公司加以改进，并成功地应用于Apollo登月飞船，为飞船系统提供电力。论文网

20世纪60年代初，由于航天和军事方面的需求，燃料电池的研究得到迅猛地发展。NASA和GE联合开发PEFMC发电机，实现了燃料电池的第一次商业化。1965年燃料电池成功地为双子星5号太空船电力系统提供电力，因其产物为纯净的水又为宇航员提供了饮用水。

20世纪70年代德国就已经成功研制出管式SOFC并能连续运行3400h。

20世纪80年代初，由于材料技术的发展，各种小功率燃料电池得到广泛地发展与应用。而此时，美国、日本等国则集中主要精力开发PAFC。至今为止，美国、日本等国已将磷酸型燃料电池的应用推进了实用化阶段。

1980年德国开始研究PEFMC发电机潜艇。

1986年美国西屋公司成功地研制出400W管式SOFC，又于1987年研制出了3000W SOFC。

1993年加拿大Ballard公司研制出了第一辆以燃料电池为动力的汽车。

20世纪末期燃料电池技术的发展已经相对成熟，也取得了很大的进展，在某些区域也已实现了商业化。

21世纪燃料电池已广泛应用于能源发电站、汽车行业、船舶工业、航空航天、便携式电子设备、住宅等社会各个领域的集中供电系统。

1。2。2 国内外研究现状

（1）国内研究现状

（2）国外研究现状

1。2。3 燃料电池的基本工作原理

严格地来讲，燃料电池并非真正意义上的电池，而是一种使用燃料的发电装置[3]。与普通的传统电池不同，普通的传统电池消耗的是自身内部的化学能从而转化为电能，而燃料电池的燃料则是来自于外部。理论上来讲，只要外部燃料和氧化剂的供给不断，燃料电池就能连续地发电。

一个简单的平板燃料电池原理图，如图1-2所示，大体的反应有以下四个步骤：

（1）反应物输送到电极；

（2）电化学反应；

（3）电子电荷与离子的传导；

（4）燃料的回收利用及反应物的排出；

图1-2 平板式燃料电池原理图

下面就对以上四个步骤进行详细地介绍[4]：

步骤一：反应物的输入。

燃料电池在空间上分离燃料和氧化剂，以至于电子从高能量反应物结合键转移到低能量生成物结合键时能在更大的长度量级上发生。因此，燃料电池的电解质层具有较高的气密性以至于能将反应物分隔开来，另外电解质层还是一种只允许离子而不允许电子通过的特殊材料。为了提高燃料电池内的反应物的运输效率和气反应率，燃料电池电极通常是用流场板结合多孔结构。流场板上分布有许多沟道或沟槽，增大了气体与电极的有效的反应区域面积。电池性能受电极材料选择与结构设计等等的影响是非常明显的。