氢燃料电池的基础知识

质子交换膜（PEM）燃料电池也被称为聚合物电解质膜燃料电池。氢气供应至阳极，并通过催化剂实现氧化。氢离子通过PEM到达阴极，电子则通过外部负载电路到达阴极。氧气在阴极还原，与氢离子结合生成水。由电子流产生的电流提供了PEM燃料电池的功率输出。

与其他氢燃料电池相比，PEM氢燃料电池的工作温度较低（通常为50至100 °C），但功率密度高，启动时间短。主要应用于运输行业，包括乘用车和商用车，也可用于航空航天应用领域。

碱性燃料电池利用水性碱性电解质（较常见的为氢氧化钾）将氢氧根离子从阴极传导至阳极。使用阴离子交换膜的固态碱性燃料电池也已进入实验阶段。在阳极形成水，从而在负载电路中产生电子流。

碱性燃料电池是一种历史悠久的氢燃料电池。碱性燃料电池发明于1932年，在1968年至1972年间应用于美国国家航空航天局的阿波罗任务。虽然碱性燃料电池在很大程度上已被PEM或固体氧化物燃料电池所取代，但由于其能源效率高、可靠性强，航天器应用领域仍会使用这种电池。材料成本相对较低是碱性燃料电池的另一个优势。

磷酸燃料电池使用液态磷酸电解质。与PEM燃料电池类似，氢离子通过电解质到达阴极，而电子则流经负载电路。氢离子在阴极与氧气结合生成水。

与其他氢燃料电池相比，磷酸燃料电池对于燃料流中杂质（例如二氧化碳）的耐受性更高。因此能够使用通过蒸汽重整工艺生产的含有二氧化碳的氢气。这种电池的工作温度为150至200 °C，无需达到固体氧化物燃料电池的极端温度也能有效地收集余热。