燃料电池（FC）是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池工作时将燃料（氢）供给进入负极，氧化剂（空气或氧气）供给进入正极，通常会将Pt等作为催化剂以此来加速整个电化学反应［12］。其中，在整个氧化反应过程中，电解质和电极部分都不会消耗，一般氢在负极分解成电子e-和正离子H+，电子沿外部电路移向正极，而氢离子则进入电解液中，在正极上，电子、氢离子及氧反应形成水。用电的负载接入外部电路中形成电流。
燃料电池最常见的分类方法是按照电池所采用的电解质来分类［13］，这在第4章中已有详细的论述，此处不再赘述。除此以外，燃料电池也可按工作温度分类：低温型，工作温度低于200℃；中温型，工作温度为200～750℃；高温型，工作温度高于750℃。
在常温下工作的燃料电池［14］，例如质子交换膜燃料电池，这类燃料电池需要采用贵金属作为催化剂。燃料的绝大部分化学能都可转化为电能，只产生少量的废热和水，不产生污染大气环境的氮氧化物，不需要废热能量回收装置，体积较小，质量较轻。但催化剂铂会与工作介质中的一氧化碳发生作用后产生“中毒”现象而失效，使燃料电池效率降低或完全损坏，而且铂的价格很高，增加了燃料电池的成本。
另一类是在高温（600～1000℃）下工作的燃料电池，例如熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池，这类的燃料电池不需要采用贵金属作为催化剂。但由于工作温度高，需要采用复合废热回收装置来利用废热，体积大、质量大，只适合用于大功率的发电厂中。
燃料电池具有下述特点［15］。
（1）高效。在等温条件下，燃料电池可直接将化学能转化为电能。它的理论热电转换效率可达到85%～90%。实际上，燃料电池在工作时由于受到各种极化的限制，目前各类燃料电池的实际能量转化效率在40%～60%范围内。若实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%及以上。
（2）环境友好。燃料电池具有高的能量转化效率，可以实现污染物排放的相应减少。燃料气可在反应前脱硫，相对传统燃烧过程，其可以减排氮氧化物和硫氧化物。
（3）安静。燃料电池运动部件很少，因此它工作时安静、噪声低。实验表明，距离40kW磷酸型燃料电池电站4.6m的噪声水平是60dB。而4.5MW和11MW的大功率磷酸型燃料电池的噪声已经达到不高于55dB的水平。
（4）可靠性高。碱性燃料电池和磷酸型燃料电池的成功运行，证明了燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。(www.xing528.com)
正如第4章所述，燃料电池是电池的一种，它具有常规电池（如锌锰干电池）的基本特性，即可由多台电池按串联、并联的组合方式向外供电。因此燃料电池既适用于集中发电，也可用作各种方式的分散电源和可移动电源。同时，在分布式冷热电联产方面也有广阔的应用空间。熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池等的工作温度很高，这为余热利用提供了更有利的条件。可以利用燃料电池高温产物的余热进行制冷和供热，构建未来燃料电池冷热电联产系统。电化学反应的未反应气在提供高温反应所需热量的同时也可以与冷、热供应相结合，从而得到更充分利用。
以氢氧化钾为电解质的碱性燃料电池已成功地应用于载人航天飞机，作为阿波罗登月飞船和航天飞机的主电源，证明了燃料电池高效、高比能量和高可靠性。
质子交换膜燃料电池可在室温快速启动，并可按载荷要求快速改变输出功率。它是电动车、不依赖于空气推动的潜艇动力源和各种可移动电源的最佳候选者。
以磷酸为电解质的磷酸型燃料电池，至今已有近百台PC25（200kW）作为分散电站在世界各地运行。不但为燃料电池电站的运行积累了丰富的经验，而且也证明了燃料电池的高度可靠性，可以用作不间断电源。
熔融碳酸盐燃料电池可采用净化煤气或天然气作为燃料，适宜于建造区域性分散电站。将它的余热发电与利用均考虑在内，燃料的总热电利用效率可达到60%～70%。
固体氧化物燃料电池可以与煤的气化构成联合循环，特别适宜于建造大、中型电站。如将余热发电也计算在内，其燃料的总发电效率可达70%～80%。
燃料电池的工作原理使得燃料电池机组在低功率运行时，其能量转化率不仅不会像热机过程那样降低，反而略有升高，因此，变工况性能好，适宜调峰运行。采用燃料电池机组向电网供电，对解决电网调峰问题将起到积极作用。
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