谈到燃料电池，大家并不陌生。燃料电池是利用氢能的一条理想途径，全球主要国家都高度重视氢能与燃料电池的发展。近年来，燃料电池也得到了飞速的发展，电池性能得到大幅提升。氢能汇记者将详细为您解读不同燃料电池技术的特色，分析每种燃料电池技术未来发展的可能性。
1、何为燃料电池
所谓燃料电池，就是通过化学反应，将燃料及氧化剂中蕴含的化学能转换为电能的装置。
当然，这个燃料可以是很多物质。只不过由于氢气的综合适用性较好，现在大家提起燃料电池，一般指的是氢气燃料电池。
燃料电池的基本结构主要是由四部分组成，分别为阳极、阴极、电解质和外部电路。通常阳极为氢电极，阴极为氧电极。阳极和阴极上都需要含有一定量的电催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应，两电极之间是电解质。
在反应原理上也很好理解，可以概括为下图所示的5个步骤。
第一步——加氢：将氢气加注到阳极（氢电极侧）。
第二步——催化：进入到阳极的氢气与涂抹在阳极上的催化剂发生反应，开始释放电子并形成带正电荷的氢离子。
第三步——运动：带正电荷的氢离子穿越电解液到达阴极。
第四步——放电：由于产生的电子不能穿过电解液，直接进入图4环节，形成电流。
第五步——排水：在阴极加入氧气，也在催化剂的作用下，与穿越到阴极的氢离子发生反应，直接形成水排出。
至此，一个以氢气为燃料的电池反应堆就诞生了。
2、燃料电池系统组成
氢燃料电池与常见的锂电池不同，系统更为复杂，主要由电堆和系统部件（空压机、增湿器、氢循环泵、氢瓶）组成。电堆是整个电池系统的核心，包括由膜电极、双极板构成的各电池单元以及集流板、端板、密封圈等。膜电极的关键材料是质子交换膜、催化剂、气体扩散层，这些部件及材料的耐久性（与其他性能）决定了电堆的使用寿命和工况适应性。近年来，氢燃料电池技术研究集中在电堆、双极板、控制技术等方面。
燃料电池系统组成
1、燃料电池电堆
燃料电池电堆是燃料电池汽车产业的心脏，成本占据燃料电池系统成本60%以上，且技术门槛较高。燃料电池电堆主要由催化剂、质子交换膜、气体扩散层、双极板，以及其他结构件如密封件、端板和集流板等组成。
电堆4个部件存在的问题、优化方向、预估性能提升率与未来发展趋势
2、氢燃料电池系统部件
为了维持电堆的正常工作，氢燃料电池系统还需要氢气供应系统、水管理系统、空气系统等外部辅助子系统的协同配合，对应的系统部件有氢循环泵、氢瓶、增湿器、空气压缩机。
水的平衡对PEM氢燃料电池的电堆寿命具有重要意义，解决途径是在电堆中引入氢气循环设备（循环泵、喷射器）来实现气体吹扫、氢气重复利用、加湿氢气等功能。
氢燃料电池系统中的空气压缩机，可提供与电堆功率密度相匹配的氧化剂（空气），压比高、体积小、噪声低、功率大、无油、结构紧凑，常见的车载燃料电池空压机有离心式、螺杆式、涡旋式等类型。
3、燃料电池分类
随着人们对环保问题的