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燃料电池是⼀种电化学装置，可将燃料中的化学能直接转化为电能，不受卡诺循环的限制，发电效率⾼。由于在电化学反应过程中，不产⽣污染环境的物质，燃料电池是⼀种环境友好的能量转换技术。此外燃料电池不含机械运动部件，⼯作安静可靠。因此，燃料电池技术被认为是21世纪新型环保⾼效的发电技术之⼀，具备⼴阔的应⽤市场。燃料电池主要由电极(阳极、阴极)、电解质、极板和集流板等组成。电极是发⽣氧化还原反应的场所；电解质是离⼦在阴阳极之间传导的媒介；⽽极板⼀⽅⾯提供了反应物进⼊燃料电池和⽣成物排出的通道，并实现燃料和氧化剂的均匀分布；另⼀⽅⾯也负责传导电⼦和反应中产⽣的热量；集流板则收集电流，并使燃料电池与外部电路实现电连接。燃料电池可以使⽤多种燃料，典型的氢燃料电池原理、电化学反应⽅程式及单电池结构如下所⽰：

按照电解质类型，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、质⼦交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。

按照⼯作温度范围，燃料电池可分为低温燃料电池(⼯作温度60-100°C)、中温燃料电池(⼯作温度100-200°C)，以及⾼温燃料电池(⼯作温度600-1000°C)。

燃料电池发电系统是指使⽤燃料电池作为主要发电装置的系统。相较于使⽤其他动⼒的系统，燃料电池发电系统的主要优势为：

从4.8.2节的分析可知，质⼦交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池是燃料电池发电系统的两种主流技术路线。其中质⼦交换膜燃料电池适⽤于便携式、分布式及固定式发电系统，⽽固体氧化物燃料电池则应⽤于⼤功率发电系统及热电联产系统。按照功率等级的不同，燃料电池发电系统的技术路线如下：