電池根據是否可充電、可循環使用，可分為一次電池和二次電池，根據工作原理、 原材料的不同可分為酸性電池、堿性電池、鋰離子電池、鎂銀電池、燃料電池及其他新 型電池。燃料電池發電本質上是通過氧與氫的化學反應，將化學能轉換為電能。電極提供電 子轉移場所，陽極催化燃料（如氫），陰極催化氧化劑（如氧），也就是燃料電池內部的 氫與空氣中的氧氣進行化學反應，生成水的過程，同時產生電流，也可以理解為電解水 的逆反應。燃料一般是氫氣，或者富含氫的天然氣、煤氣、沼氣、甲醇等氣體，氧化劑 可以是凈化的空氣、氧氣，也可以是氧化氫或硝酸等物質的水溶液。

　　與常規蓄電池不同的是，燃料電池的燃料和氧化劑不是儲存在電池內部，而是利 用專門儲存設備臵于電池之外（例如氫氣罐），當電池發電時，需向電池內部傳輸燃料及 氧化劑，輸出功率大小是由燃料電池本身設臵決定，持續工作時間取決于儲存罐里燃料 的能量含量。

燃料電池示例

　　燃料電池理想化轉換效率可以達到 83%左右，目前實際的轉換效率大 概在 45%-60%之間，內燃機轉換效率大概在 30%-40%之間。與傳統的發電方式相比， 燃料電池不需要經過熱能轉換這一環節，不需要通過氣體受熱膨脹做功，因此不受熱能 卡諾循環限制，能量轉換效率高。

　　2015 年全球燃料電池出貨量比 2014 年增長了 12.4%，達到 72,500 組，總容量超 過 342.6MW，比 2014 年增長了 84.8%。北美和亞洲安裝容量合計占比 91.0%，分別占 比 40.8%、50.3%。在 應用領域，固定發電和交通運輸總計占比 99.8%，分別占比 59.3%、 40.5%，固定發電市場依然是主要市場，便攜式應用市場幾乎可以忽略不計。

全球燃料電池總安裝量（2010-2015）

全球燃料電池安裝量區域分布（MW，2008-2015）

　　根據不同分類方法，可以把燃料電池歸為多種類型。按照電解質不同，燃料電池分 為堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、 固體氧化物燃料電池（SOFC）及質子交換膜燃料電池（PEMFC）等，目前應用最廣泛 的燃料電池主要是 MCFC、SOFC 及 PEMFC。

燃料電池分類

燃料電池分類及特點對比

　　2015 年 MCFC、SOFC 及 PEMFC 安裝容量最大，MCFC 出貨量為 75.6MW，SOFC 出貨量為 63.1MW，PEMFC 出貨量為 179.6MW，總計出貨量為 318.3MW。分別占比 為 22.1%、18.4%、52.4%，合計占比高達 93%。

全球各類燃料電池安裝量（千組，2008-2015）

全球各類燃料電池安裝量（MW，2008-2015）

　　燃料電池既適用于建造大、中型電站和區域性分散電站，也可用作各種規格的分散 電源，如電動車、不依賴空氣推進的潛艇動力源和各種可移動電源，同時也可作為手機、 筆記本電腦等小型便攜式電源。下游應用分為三類，便捷式（如充電器）、固定發電（如 發電站）、交通運輸（如叉車、轎車及客車）。

　　目前商業化應用最廣泛的是 MCFC、SOFC 及 PEMFC，其中 PEMFC 以其功率密 度大、體積小、質量輕、室溫下即可工作、起動迅速等優點被大量應用于交通運輸領域， 如汽車。MCFC、SOFC 因為高溫、啟動慢，但其成本低、功率大等特點，在便攜式領 域和交通運輸領域應用非常少，在固定發電領域有一些應用，如固定式燃料電池電站、 家用熱電聯產。

全球燃料電池分類應用（千組，2008-2015）

全球燃料電池分類應用（MW，2008-2015）

　　近十幾年來，由于手機、筆記本電腦、數碼相機等便攜式電子產品風靡全球，其功 能日漸復雜、能耗日益增加，對電池的能量密度要求也越來越高，之前廣泛應用的鋰離 子電池，已逐漸不能滿足，而燃料電池具有充電時間更短、能量密度更高的明顯優勢， 適合在便攜式領域應用。

不同燃料的能量密度對比（MJ/kg）

　　目前，PEMFC 在微型便攜電源和小型移動電源的應用上，已達到產品化程度，在 2005-2010 年間，單是小型電源領域，全世界已經有超過 15 萬套燃料電池交付使用， 總功率超過了 15MW，其中 96%是質子交換膜燃料電池。但從整體市場規模看，目前應 用規模仍然非常小，發展緩慢。便攜式產品因其移動性特點， 需要隨時攜帶燃料用以續加，或者隨時能找到加燃料的地方，但攜帶燃料極為不便，比 如乘坐飛機、高鐵，不允許攜帶燃料氣體。另外，人們對于氫氣等燃氣用在便攜式產品 上，心里存在安全擔憂。除了成本之外，這都阻礙了燃料電池在便攜式領域的應用。

　　2008 年 4 月，美國交通部（DOT）公布了一項最終規定，允許在客機上攜帶甲醇 燃料電池和甲醇燃料。根據規定，乘客可在搭乘飛機時攜帶微型燃料電池，且每人最多 只能帶兩個備用燃料盒。目前，包括加拿大、中國、日本和英國在內的全球許多國家都 制定了各自的限定標準。

燃料電池便攜式應用出貨量（2008-2015）

燃料電池便攜式應用出貨量占比（%，2008-2015）

　　MCFC、SOFC 因為高溫、啟動慢，在便攜式領域和交通運輸方面應用非常少，在 固定發電領域應用卻開始逐步推廣，如燃料電池電站、家用熱電聯產等。

燃料電池固定發電應用出貨量（2008-2015）

燃料電池固定發電應用出貨量占比（%，2008-2015）