4．3．3 熔融碳酸鹽燃料電池
熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）是一種高溫燃料電池，被稱為第二代燃料電池。電解質(zhì)通常是鋰（Li）和鉀（K）混合的碳酸鹽，其工作溫度高達650度，呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的液體，形成離子導電體。兩塊電極（燃料極和空氣極）采用鎳系多孔質(zhì)體材料制成。兩電極各自外側(cè)是流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室，它由抗蝕的金屬材料制成。
MCFC的工作原理是這樣：空氣極的O2和CO2與電子e - 結(jié)合生成碳酸離子CO23-，電解質(zhì)把它移到燃料極側(cè)，與作為燃料的H + 相結(jié)合，放出eˉ ，同時生成H2O和CO2。其反應式如下：
空氣極： CO2 + 1/2O2 + 2 e- → CO23ˉ
燃料極： H2 + CO23ˉ → H2O + CO2 + 2 e-
燃料電池堆： H2 + 1/2O2 → H2O
從上述反應式看出：由于電子e- 從燃料極不斷產(chǎn)生，通過外部負荷回路再返回到空氣極，從而實現(xiàn)燃料電池的發(fā)電。這種MCFC燃料電池的特點是，它必須借助于碳酸離子，所以供給的氧化劑氣體中必須含有碳酸氣體。燃料還可以用天然氣（以CH4為主）或煤氣（以CO為主），其質(zhì)改和位移反應則與前述PEFC或PEMFC是一樣的，總之都可在電池內(nèi)部反應而生成H2。
MCFC可以用鎳（Ni）作催化劑，不必用貴金屬。余熱溫度較高，可組成燃氣/蒸汽聯(lián)合循環(huán)，進一步提高了發(fā)電容量和發(fā)電效率。不過與低溫燃料電池比較，由于啟動時間長，不適用作備用電源。電解質(zhì)熔融碳酸鹽也具有腐蝕性，而且易揮發(fā)，壽命與其它燃料電池比較居中。
目前MCFC已接近商業(yè)化，示范電站規(guī)模已達2MW，從其技術(shù)發(fā)展趨勢來看，是未來民用發(fā)電的理想選擇方案之一。
4．3．4 固體氧化物燃料電池
固體氧化物燃料電池（SOFC）也是一種高溫燃料電池，被稱為第三代燃料電池。它是以陶瓷材料為主構(gòu)成的。電解質(zhì)通常采用氧化鋯CrO2，燃料極采用鎳（Zi）和穩(wěn)定化的氧化鋯（YSZ）復合多孔體構(gòu)成的金屬陶瓷，而空氣極則采用氧化鑭錳（LaMnO3），隔板采用氧化鑭鉻（LaCrO3）。SOFC燃料電池的反應式如下：
燃料極： H2 + O2- → H2O + 2 e-
空氣極： 1/2O2 + 2 e- → O2-
燃料電池堆： H2 + 1/2O2 → H2O
從反應式看出，在燃料極，H2經(jīng)電解質(zhì)與O2- 生成H2O和e-。由于電子e-從燃料極不斷生成，通過外部回路再返回空氣極，從而實現(xiàn)燃料電池的發(fā)電。在空氣極，則e- 和O2生成O2- 形成循環(huán)。
SOFC是高溫燃料電池，工作溫度可高達1000度，不需要觸媒作用情況下，即可直接在內(nèi)部將天然氣主要成分CH4（烴）改質(zhì)成H2 ，至于煤氣的主要成分CO可直接位移成H2作為燃料用。
SOFC電解質(zhì)是固體，與液體電解質(zhì)的燃料電池相比，避免了電解質(zhì)蒸發(fā)和電池材料被腐蝕的難題，電池壽命可長達7萬小時?？芍苯右訡O作燃料，燃料可以在電池內(nèi)得到重整，它運用聯(lián)合循環(huán)方案效率比MCFC還高。示范業(yè)績證明，它是未來采用化石燃料的燃料電池的理想選擇方案。它既可作為中小容量的分布式電源（500KW~50MW），也可用于中心電站（>100MW）。
SOFC雖然性能、效率都較高，但是由于運行溫度高，啟動時間長，不適合作急緊電源，而且至今還存在一些技術(shù)難點，價格尚偏高
近二十多年來，燃料電池經(jīng)歷了堿性型、磷酸型、熔融碳酸鹽型、固體氧化物型幾個類型的發(fā)展階段。燃料電池的研發(fā)和應用，正以快速發(fā)展著。目前，堿性氫氧燃料電池（AFC）已在宇航領(lǐng)域廣泛應用；PEMFC磷酸型燃料電池已廣泛應于交通領(lǐng)域和作為小型電源裝置；PAFC磷酸型燃料電池已作為中型電源應用進入商業(yè)化階段。最新發(fā)展起來的高溫燃料電池，包括MCFC和SOFC都已經(jīng)過了工業(yè)化試驗階段。利用燃料電池建立大容量的中心電站已成可能。目前燃料電池的研發(fā)正在向移動和中心電站兩個民用熱點的普及化方向挺進。
