燃料電池

基本介紹

燃料電池是一種將燃料與氧化劑的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。燃料電池理論上可在接近100%的熱效率下運(yùn)行，具有很高的經(jīng)濟(jì)性。目前實(shí)際運(yùn)行的各種燃料電池，由于種種技術(shù)因素的限制，再考慮整個(gè)裝置系統(tǒng)的耗能，總的轉(zhuǎn)換效率多在45%～60%范圍內(nèi)，如考慮排熱利用可達(dá)80%以上。此外，燃料電池裝置不含或含有很少的運(yùn)動(dòng)部件，工作可靠，較少需要維修，且比傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組安靜。另外等溫的按電化學(xué)方式，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而不必經(jīng)過熱機(jī)過程，不受卡諾循環(huán)限制，因而能量轉(zhuǎn)化效率高，且反應(yīng)清潔、完全，很少產(chǎn)生有害物質(zhì)，正在成為理想的能源利用方式。同時(shí)，隨著燃料電池技術(shù)不斷成熟，以及西氣東輸工程提供了充足天然氣源，所有這一切都使得燃料電池被視作是一種很有發(fā)展前途的能源動(dòng)力裝置，燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用存在著廣闊的發(fā)展前景23。

原理及組成結(jié)構(gòu)

燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，其組成與一般電池相同，它是按電化學(xué)原理，即原電池工作原理，等溫的把貯存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，因而實(shí)際過程是氧化還原反應(yīng)。以氫-氧燃料電池為例來(lái)說(shuō)明燃料電池，氫-氧燃料電池反應(yīng)原理這個(gè)反應(yīng)是電解水的逆過程。電極應(yīng)為：

負(fù)極：H2 +2OH-→2H2O +2e-；正極：1/2O2+H2O+2e-→2OH-；電池反應(yīng)：H2+1/2O2==H2O

燃料電池主要由三部分組成，即電極、電解質(zhì)隔膜和外部電路（集電器）。

1、電極

燃料氣和氧化氣分別由燃料電池的陽(yáng)極和陰極通入。電極主要可分為兩部分，其一為陽(yáng)極（Anode），另一為陰極（Cathode），厚度一般為200-500mm；其結(jié)構(gòu)與一般電池之平板電極不同之處，燃料電池的電極為多孔結(jié)構(gòu)，所以設(shè)計(jì)成多孔結(jié)構(gòu)的主要原因是燃料電池所使用的燃料及氧化劑大多為氣體（例如氧氣、氫氣等），而氣體在電解質(zhì)中的溶解度并不高，為了提高燃料電池的實(shí)際工作電流密度與降低極化作用，故發(fā)展出多孔結(jié)構(gòu)的的電極，以增加參與反應(yīng)的電極表面積，而此也是燃料電池當(dāng)初所以能從理論研究階段步入實(shí)用化階段的重要關(guān)鍵原因之一。燃料電池的電極性能的好壞關(guān)鍵在于觸媒的性能、電極的材料與電極的制程等，目前高溫燃料電池之電極主要是以觸媒材料制成，例如固態(tài)氧化物燃料電池（簡(jiǎn)稱SOFC）的Y2O3－stabilized－ZrO2（簡(jiǎn)稱YSZ）及熔融碳酸鹽燃料電池（簡(jiǎn)稱MCFC）的氧化鎳電極等，而低溫燃料電池則主要是由氣體擴(kuò)散層支撐一薄層觸媒材料而構(gòu)成，例如磷酸燃料電池（簡(jiǎn)稱PAFC）與質(zhì)子交換膜燃料電池（簡(jiǎn)稱PEMFC）的白金電極等。

2、電解質(zhì)隔膜

電解質(zhì)隔膜的主要功能在分隔氧化劑與還原劑，并傳導(dǎo)離子，故電解質(zhì)隔膜越薄越好，但亦需顧及強(qiáng)度，就現(xiàn)階段的技術(shù)而言，其一般厚度約在數(shù)十毫米至數(shù)百毫米。為阻擋兩種氣體混合導(dǎo)致電池內(nèi)短路，電解質(zhì)通常為致密結(jié)構(gòu)3。至于材質(zhì)，目前主要朝兩個(gè)發(fā)展方向，其一是先以石棉（Asbestos）膜、碳化硅SiC膜、鋁酸鋰（LiAlO3）膜等絕緣材料制成多孔隔膜，再浸入熔融鋰－鉀碳酸鹽、氫氧化鉀與磷酸等中，使其附著在隔膜孔內(nèi)，另一則是采用全氟磺酸樹脂（例如PEMFC）及YSZ（例如SOFC）。另外，由于使用的電解質(zhì)膜為固態(tài)，可避免電解質(zhì)腐蝕。

3、外部電路（集電器）

又稱作雙極板（Bipolar Plate），具有收集電流、分隔氧化劑與還原劑、疏導(dǎo)反應(yīng)氣體等之功用，集電器的性能主要取決于其材料特性、流場(chǎng)設(shè)計(jì)及其加工技術(shù)。

燃料氣在陽(yáng)極上放出電子，電子經(jīng)外電路傳導(dǎo)到陰極并與氧化氣結(jié)合生成離子。離子在電場(chǎng)作用下，通過電解質(zhì)遷移到陽(yáng)極上，與燃料氣反應(yīng)，構(gòu)成回路，產(chǎn)生電流。同時(shí)，由于本身的電化學(xué)反應(yīng)以及電池的內(nèi)阻，燃料電池還會(huì)產(chǎn)生一定的熱量。電池的陰、陽(yáng)兩極除傳導(dǎo)電子外，也作為氧化還原反應(yīng)的催化劑。當(dāng)燃料為碳?xì)浠衔飼r(shí)，陽(yáng)極要求有更高的催化活性。另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。

燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽(yáng)極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過。在實(shí)用的燃料電池中因工作的電解質(zhì)不同，經(jīng)過電解質(zhì)與反應(yīng)相關(guān)的離子種類也不同。

1、PAFC和PEMFC反應(yīng)中與氫離子（H+）相關(guān)，發(fā)生的反應(yīng)為：

燃料極：H2==2H++2e-（1）

空氣極：2H++1/2O2+2e-==H2O（2）

全體：H2+1/2O2==H2O（3）

在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解成H+和e-，H+移動(dòng)到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應(yīng)。e-經(jīng)由外部的負(fù)荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng)。一系例的反應(yīng)促成了e-不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且從上式中的反應(yīng)式（3）可以看出，由H2和O2生成的H2O，除此以外沒有其他的反應(yīng)，H2所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能。但實(shí)際上，伴隨著電極的反應(yīng)存在一定的電阻，會(huì)引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。 引起這些反應(yīng)的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流與電池中的反應(yīng)面積成比。PAFC的電解質(zhì)為濃磷酸水溶液，而PEMFC電解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)電性聚合物系的膜。電極均采用碳的多孔體，為了促進(jìn)反應(yīng)，以Pt作為觸媒，燃料氣體中的CO將造成中毒，降低電極性能。為此，在PAFC和PEMFC應(yīng)用中必須限制燃料氣體中含有的CO量，特別是對(duì)于低溫工作的PEMFC更應(yīng)嚴(yán)格地加以限制。

2、磷酸燃料電池的基本組成和反應(yīng)原理是：燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進(jìn)一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2。經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進(jìn)入燃料堆的負(fù)極(燃料極)，同時(shí)將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能。

3、相對(duì)PAFC和PEMFC，高溫型燃料電池MCFC和SOFC則不要觸媒，以CO為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應(yīng)用，而且還具有易于利用其高質(zhì)量排氣構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等特點(diǎn)。

（1）MCFC主構(gòu)成部件：含有電極反應(yīng)相關(guān)的電解質(zhì)（通常是為L(zhǎng)i與K混合的碳酸鹽）和上下與其相接的2塊電極板（燃料極與空氣極），以及兩電極各自外側(cè)流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、電極夾等，電解質(zhì)在MCFC約600~700℃的工作溫度下呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的液體，形成了離子導(dǎo)電體。電極為鎳系的多孔質(zhì)體，氣室的形成采用抗蝕金屬。MCFC工作原理：空氣極的O2（空氣）和CO2與電相結(jié)合，生成CO32-（碳酸離子），電解質(zhì)將CO32-移到燃料極側(cè)，與作為燃料供給的H+相結(jié)合，放出e-，同時(shí)生成H2O和CO2?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下：

燃料極：H2+CO32-==H2O+CO2+2e-（4）

空氣極：CO2+1/2O2+2e-==CO32-（5）

全體：H2+1/2O2==H2O（6）

在這一反應(yīng)中，e-同在PAFC中的情況一樣，它從燃料極被放出，通過外部的回路反回到空氣極，由e-在外部回路中不間斷的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)了燃料電池發(fā)電。另外，MCFC的最大特點(diǎn)是，必須要有有助于反應(yīng)的CO32-離子，因此，供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。并且，在電池內(nèi)部充填觸媒，從而將作為天然氣主成份的CH4在電池內(nèi)部改質(zhì)，在電池內(nèi)部直接生成H2的方法也已開發(fā)出來(lái)了。而在燃料是煤氣的情況下，其主成份CO和H2O反應(yīng)生成H2，因此，可以等價(jià)地將CO作為燃料來(lái)利用。為了獲得更大的出力，隔板通常采用Ni和不銹鋼來(lái)制作。

（2）SOFC是以陶瓷材料為主構(gòu)成的，電解質(zhì)通常采用ZrO2(氧化鋯)，它構(gòu)成了O2-的導(dǎo)電體Y2O3（氧化釔）作為穩(wěn)定化的YSZ（穩(wěn)定化氧化鋯）而采用。電極中燃料極采用Ni與YSZ復(fù)合多孔體構(gòu)成金屬陶瓷，空氣極采用LaMnO3(氧化鑭錳)。隔板采用LaCrO3(氧化鑭鉻)。為了避免因電池的形狀不同，電解質(zhì)之間熱膨脹差造成裂紋產(chǎn)生等，開發(fā)了在較低溫度下工作的SOFC。電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外，還有開發(fā)出了為避免應(yīng)力集中的圓筒型。SOFC的反應(yīng)式如下：

燃料極：H2+O2-==H2O+2e-（7）

空氣極：1/2O2+2e-==O2-（8）

全體：H2+1/2O2==H2O（9）

燃料極，H2經(jīng)電解質(zhì)而移動(dòng)，與O2-反應(yīng)生成H2O和e-?？諝鈽O由O2和e-生成O2-。全體同其他燃料電池一樣由H2和O2生成H2O。在SOFC中，因其屬于高溫工作型，因此，在無(wú)其他觸媒作用的情況下即可直接在內(nèi)部將天然氣主成份CH4改質(zhì)成H2加以利用，并且煤氣的主要成份CO可以直接作為燃料利用。

優(yōu)點(diǎn)

燃料電池是一種直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，不同于一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，不會(huì)限制電池容量，其正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件，因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機(jī)器。電池工作時(shí)，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)，原則上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電，已被譽(yù)為是繼水力、火力、核電之后的第四代發(fā)電技術(shù)5。

發(fā)電效率高

燃料電池發(fā)電不受卡諾循環(huán)的限制。理論上,它的發(fā)電效率可達(dá)到85% ～90%，但由于工作時(shí)各種極化的限制，目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為40%～ 60%。若實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，燃料的總利用率可高達(dá)80%以上3。

環(huán)境污染小

燃料電池以天然氣等富氫氣體為燃料時(shí)，二氧化碳的排放量比熱機(jī)過程減少40%以上，這對(duì)緩解地球的溫室效應(yīng)是十分重要的。另外，由于燃料電池的燃料氣在反應(yīng)前必須脫硫，而且按電化學(xué)原理發(fā)電，沒有高溫燃燒過程，因此幾乎不排放氮和硫的氧化物，減輕了對(duì)大氣的污染3。

比能量高

液氫燃料電池的比能量是鎳鎘電池的800倍，直接甲醇燃料電池的比能量比鋰離子電池(能量密度最高的充電電池)高10倍以上。目前，燃料電池的實(shí)際比能量盡管只有理論值的10%，但仍比一般電池的實(shí)際比能量高很多3。

輻射少

燃料電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輻射少，損耗少。即使在11MW級(jí)的燃料電池發(fā)電廠附近，所測(cè)得的輻射也很少3。

燃料范圍廣

對(duì)于燃料電池而言，只要含有氫原子的物質(zhì)都可以作為燃料，例如天然氣、石油、煤炭等化石產(chǎn)物，或是沼氣、酒精、甲醇等，因此燃料電池非常符合能源多樣化的需求，可減緩主流能源的耗竭3。

可靠性高

當(dāng)燃料電池的負(fù)載有變動(dòng)時(shí),它會(huì)很快響應(yīng)。無(wú)論處于額定功率以上過載運(yùn)行或低于額定功率運(yùn)行，它都能承受且效率變化不大。由于燃料電池的運(yùn)行高度可靠，可作為各種應(yīng)急電源和不間斷電源使用3。

易于建設(shè)

燃料電池具有組裝式結(jié)構(gòu)，安裝維修方便，不需要很多輔助設(shè)施。燃料電池電站的設(shè)計(jì)和制造相當(dāng)方便3。

應(yīng)用

堿性燃料電池(AFC)是最早開發(fā)的燃料電池技術(shù)，在20世紀(jì)60年代就成功的應(yīng)用于航天飛行領(lǐng)域。

磷酸型燃料電池(PAFC)也是第一代燃料電池技術(shù)，是目前最為成熟的應(yīng)用技術(shù),已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用和批量生產(chǎn)，由于其成本太高,目前只能作為區(qū)域性電站來(lái)現(xiàn)場(chǎng)供電、供熱。

熔融碳酸型燃料電池(MCFC)是第二代燃料電池技術(shù),主要應(yīng)用于設(shè)備發(fā)電。

固體氧化物燃料電池(SOFC)以其全固態(tài)結(jié)構(gòu)、更高的能量效率和對(duì)煤氣、天然氣、混合氣體等多種燃料氣體廣泛適應(yīng)性等突出特點(diǎn)，發(fā)展最快，應(yīng)用廣泛，成為第三代燃料電池6。

作為21世紀(jì)的高科技產(chǎn)品，燃料電池已應(yīng)用于汽車工業(yè)、能源發(fā)電、船舶工業(yè)、航空航天、家用電源等行業(yè),受到各國(guó)政府的重視3。

幾種燃料電池

SOFC

固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種直接將燃料氣和氧化氣中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，具有一般燃料電池的結(jié)構(gòu)。固體氧化物燃料電池以致密的固體氧化物作電解質(zhì)，在高溫800～1000 ℃下操作，反應(yīng)氣體不直接接觸7，因此可以使用較高的壓力以縮小反應(yīng)器的體積而沒有燃燒或爆炸的危險(xiǎn)。

RFC

氫燃料電池以氫氣為燃料，與氧氣經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)后透過質(zhì)子交換膜產(chǎn)生電能。氫和氧反應(yīng)生成水，不排放碳化氫、一氧化碳、氮化物和二氧化碳等污染物，無(wú)污染，發(fā)電效益高。目前，氫燃料電池的發(fā)電熱效率可達(dá)65%～ 85%，重量能量密度500～700 Wh/kg，體積能量密度1000～1200 Wh/L，發(fā)電效率高于固體氧化物燃料電池8。氫燃料電池在30～90 ℃下運(yùn)行，啟動(dòng)時(shí)間很短，0～20 s內(nèi)即可達(dá)到滿負(fù)荷工作，壽命可以達(dá)到10年，無(wú)震動(dòng)，無(wú)廢氣排放，大批量生產(chǎn)成本可降到100～200美元/kW9。將氫燃料電池用于電動(dòng)車，與燃油汽車比較，除成本外，各方面性能均優(yōu)于現(xiàn)有的汽車。只要進(jìn)一步降低成本，預(yù)計(jì)不久就會(huì)有實(shí)用的電動(dòng)車問世。

氫燃料電池還未完全實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的原因主要有兩方面。首先，如何制造氫氣。制氫的方式是多種多樣的，既可通過化學(xué)方法對(duì)化合物進(jìn)行重整、分解、光解或水解等方式獲得，也可通過電解水制氫，或是利用產(chǎn)氫微生物進(jìn)行發(fā)酵或光合作用來(lái)制得氫氣。其中，電解水制氫是一種完全清潔的制氫方式，但這種方法能耗量較大，在現(xiàn)場(chǎng)制氫方面的應(yīng)用受到了一些限制，目前還在進(jìn)一步研究和開發(fā)。生物制氫法采用有機(jī)廢物為原料，通過光合作用或細(xì)菌發(fā)酵進(jìn)行產(chǎn)氫。但目前對(duì)這種方法的產(chǎn)氫機(jī)理了解得尚不深入，在菌種培育、細(xì)菌代謝路徑、細(xì)菌產(chǎn)氫條件等方面的許多問題還有待研究，總的說(shuō)來(lái)還不成熟。目前主要的大規(guī)模產(chǎn)氫方式是以煤、石油、天然氣為原料加熱制氫，需要800℃，這種高溫，轉(zhuǎn)化爐等設(shè)備需要特殊材料，且不適合小規(guī)模制氫。近來(lái)發(fā)展了甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫，這種制氫方式反應(yīng)溫度低（260～280℃），工藝條件緩和，能耗約為前者的50%10，因此甲醇轉(zhuǎn)化氫氣已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。另外，金屬氫化物儲(chǔ)氫、吸附儲(chǔ)氫技術(shù)的研究也對(duì)車載儲(chǔ)氫和制氫提供了途徑11。

DMFC

直接以甲醇為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池通常稱為直接甲醇燃料電池(DMFC)。膜電極主要由甲醇陽(yáng)極、氧氣陰極和質(zhì)子交換膜(PEM)構(gòu)成。陽(yáng)極和陰極分別由不銹鋼板、塑料薄膜、銅質(zhì)電流收集板、石墨、氣體擴(kuò)散層和多孔結(jié)構(gòu)的催化層組成。其中，氣體擴(kuò)散層起支撐催化層、收集電流及傳導(dǎo)反應(yīng)物的作用，由具有導(dǎo)電功能的碳紙或碳布組成；催化層是電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，常用的陽(yáng)極和陰極電極催化劑分別為PtRu/C和Pt/C。

直接甲醇燃料電池?zé)o須中間轉(zhuǎn)化裝置，因而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積能量密度高，還具有起動(dòng)時(shí)間短、負(fù)載響應(yīng)特性佳、運(yùn)行可靠性高，在較大的溫度范圍內(nèi)都能正常工作，燃料補(bǔ)充方便等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要分為：（1）野外作業(yè)或軍事領(lǐng)域的便攜式移動(dòng)電源；（2）50～ 1 000kW的固定式發(fā)電設(shè)備；（3）未來(lái)電動(dòng)汽車動(dòng)力源；（4）移動(dòng)通訊設(shè)備電源3。

近年來(lái)，微型DMFC及軍用燃料電池已接近實(shí)用，但陽(yáng)極催化劑活性差，陽(yáng)極催化劑層中缺乏合理的甲醇和二氧化碳分流通道以及阻止甲醇從陽(yáng)極向陰極穿透等方面還存在很多技術(shù)難題12。針對(duì)這些問題，也提出了一些解決的途徑。在催化劑活性方面，利用貴金屬二元、三元合金催化劑來(lái)提高抗CO中毒的能力或?qū)ふ曳琴F金屬催化劑以提高催化劑的活性。對(duì)于部分CH3OH穿過PEM直接與O2反應(yīng)不產(chǎn)生電流的問題，可通過降低CH3OH在PEM中的擴(kuò)散系數(shù)、改進(jìn)或研制新型PEM的方法減少甲醇擴(kuò)散，提高電池效率13。隨著DMFC的燃料轉(zhuǎn)換效率、功率密度、可靠性的提高和成本的降低，DMFC將會(huì)成為未來(lái)理想的燃料電池3。

研究發(fā)展

在中國(guó)的燃料電池研究始于1958年，原電子工業(yè)部天津電源研究所最早開展了MCFC的研究。70年代在航天事業(yè)的推動(dòng)下，中國(guó)燃料電池的研究曾呈現(xiàn)出第一次高潮。其間中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制成功的兩種類型的堿性石棉膜型氫氧燃料電池系統(tǒng)（千瓦級(jí)AFC）均通過了例行的航天環(huán)境模擬試驗(yàn)。1990年中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所承擔(dān)了中科院PEMFC的研究任務(wù)，1993年開始進(jìn)行直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池（DMFC）的研究。電力工業(yè)部哈爾濱電站成套設(shè)備研究所于1991年研制出由7個(gè)單電池組成的MCFC原理性電池?！鞍宋濉逼陂g，中科院大連化學(xué)物理研究所、上海硅酸鹽研究所、化工冶金研究所、清華大學(xué)等國(guó)內(nèi)十幾個(gè)單位進(jìn)行了與SOFC的有關(guān)研究。到90年代中期，由于國(guó)家科技部與中科院將燃料電池技術(shù)列入"九五"科技攻關(guān)計(jì)劃的推動(dòng)，中國(guó)進(jìn)入了燃料電池研究的第二個(gè)高潮。在中國(guó)科學(xué)工作者在燃料電池基礎(chǔ)研究和單項(xiàng)技術(shù)方面取得了不少進(jìn)展，積累了一定經(jīng)驗(yàn)。但是，由于多年來(lái)在燃料電池研究方面投入資金數(shù)量很少，就燃料電池技術(shù)的總體水平來(lái)看，與發(fā)達(dá)國(guó)家尚有較大差距。我國(guó)有關(guān)部門和專家對(duì)燃料電池十分重視，1996年和1998年兩次在香山科學(xué)會(huì)議上對(duì)中國(guó)燃料電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了專題討論，強(qiáng)調(diào)了自主研究與開發(fā)燃料電池系統(tǒng)的重要性和必要性。近幾年中國(guó)加強(qiáng)了在PEMFC方面的研究力度。 2000年大連化學(xué)物理研究所與中科院電工研究所已完成30kW車用用燃料電池的全部試驗(yàn)工作。科技部副部長(zhǎng)徐冠華在EVS16屆大會(huì)上宣布，中國(guó)將在2000年裝出首臺(tái)燃料電池電動(dòng)車。2020年7月10日，著名期刊《科學(xué)》刊發(fā)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）科研團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)論文，宣布通過半導(dǎo)體異質(zhì)界面電子態(tài)特性，把質(zhì)子局限在異質(zhì)界面，設(shè)計(jì)和構(gòu)造了具有低遷移勢(shì)壘的質(zhì)子通道。高離子電導(dǎo)率的電解質(zhì)開發(fā)，是解決目前燃料電池應(yīng)用的關(guān)鍵。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）科研團(tuán)隊(duì)的研究如同給質(zhì)子修建高速公路，即利用半導(dǎo)體異質(zhì)界面場(chǎng)誘導(dǎo)金屬態(tài)，助推超質(zhì)子實(shí)現(xiàn)又快又好地‘跑起來(lái)’，從而獲得優(yōu)異的電導(dǎo)率。