定义：

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的电化学装置。

工作原理：

燃料电池工作时，在阳极催化剂作用下，氢气侧（阳极/负极）发生氧化反应失去电子，电子通过外电路从阳极到达阴极(电流产生)；质子通过质子交换膜从阳极到达阴极；空气侧（阴极/正极）得到电子，在阴极催化剂三相界面处（催化剂，氧气，质子，电子）发生还原反应，生成水。

阳极：

阴极：

燃料电池工作原理图

电堆结构

质子交换膜燃料电池电堆最外侧为端板（End Plate，EP）；端板内侧为绝缘板；绝缘板内侧为集流板；集流板内侧为N个单电池串联。质子交换膜（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）两端由内到外依次分布催化剂层（Catalyst Layer，CL）、气体扩散层（Gas Diffusion Backing/Layers，GDL）和双极板（Bipolar Plate，BP），组成一片单电池。其中，膜电极组件（Membrane Electrode Assembly，MEA）包括质子交换膜及两端的催化剂层和气体扩散层。利用密封垫圈（Gasket）对膜电极组件和双极板进行密封，即可获得单电池。

PEMFC电堆结构

端板：多个质子交换膜燃料电池堆叠串联起来后，在两侧为电池堆提供装配夹紧力的部件，其上需要布置氢气、空气和冷却液的进出管道接口，以及拉杆和螺杆等提供装配夹紧力的部件连接处。

绝缘板：防止电流外漏。

集流板：收集电流。

双极板：在电堆中用于收集电流、分隔氢气和空气、并引导氢气和空气在电池内气体扩散层表面流动的导电隔板，主要起到机械支撑、物料分配、热量传递以及电子传导的作用。

气体扩散层：由基底层和微孔层（MPL）两部分组成。主要作用是支撑微孔层和催化层，并为氢气扩散、电子和反应生成水排出提供通道。微孔层是为了改善基底层的孔隙结构而在其表面制作的一层碳粉层，主要作用是为了降低催化层和基底层之间的接触电阻，使气体和水发生再分配，防止电极催化层“水淹”，同时防止催化层在制备的过程中渗漏到基底层。

催化剂层：催化剂在PEMFC中的主要作用是降低化学反应的活化能，改善氢气在阳极氧化和氧气在阴极还原过程，提高电池的反应速率。目前，铂（Pt）催化剂是最理想、也是唯一进行商业化的催化剂。

质子交换膜：固体电解质膜，其作用是将燃料和氧化剂进行隔离并传导质子。质子交换膜作为质子交换膜燃料电池的核心部件，要求其必须具有较高的质子传导率和良好的化学与机械稳定性。全氟磺酸膜由于其电导率高、质子传导电阻小以及良好的化学稳定性和机械强度，为目前商业化程度较高的一种质子交换膜。

优点

效率高、无污染、噪声小、积木式结构、工作温度低。

应用

便携式电源（手机，电脑，单兵作战电源等）；固定式电站；燃料电池电车，轮船，航空航天等。燃料电池应用范围较广，不限于上述范围。