1 燃料電池的分類
目前研製的燃料電池技術在執行溫度上有不同的型別，從比室溫略高直到高達1000℃的範
圍。大多數工業集團公司的注意力集中在以下4種主要型別上：
(1)執行溫度在60-80℃之間的聚合物電解液隔膜型燃料電池(PEMFC)；
(2)執行溫度在160-220℃之間的磷酸類燃料電池(PAFC)；
(3)執行溫度在620-660℃之間的熔融碳酸鹽類燃料電池(MCFC)；
(4)執行溫度在880-1000℃之間的固體氧化物燃料電池(SOFC)。
可以將這些型別的燃料電池劃分為低溫型(100℃及以下)、中溫型(約200℃左右)及高溫型
(600-l000℃)燃料電池。
表1簡要地列出了各種型別燃料電池的效能。中溫型和高溫型燃料電池適於用在靜止式裝置上，而低溫型燃料電池對於靜止裝置和移動式裝置都適用。
實用裝置的功率容量差別也很大，可以給膝上型電腦及行動電話供電(數以W計)，也可以給居民住宅(數kW)或是分散的電熱裝置和動力裝置(數百KW到數MW)供電。
最適於用來驅動汽車的是低溫型燃料電池。
根據使用期限成本進行的經濟性比較結果表明，就發電成本而言，SOFC型燃料電池要PEM型低30％。這個結果是根據SOFC型燃料電池的電效率比PEM型的高，這2種燃料電池最終都可以達到l000美元／KW的投資成本這一假設條件而推匯出來的。
2 高溫燃科電池
高溫型燃料電池具有許多適於在靜止式裝置上使用的特性。但是在高溫型燃料電池產生出電能之前需要較長的加熱過程，因而這種技術不能應用於要求在短時間內頻繁起動的各種實用裝置。此外，高溫型燃料電池還具有以下特點：
(1)不需要使用貴金屬來催化電化學反應。一般情況下使用陶瓷材料。
(2)對CO完全沒有限制。CO參加到電化學反應過程並像H2一樣被氧化。
(3)對燃料表現出高度靈活性。可以給這類燃料電池發電裝置供應天然氣，天然氣在裝置內部被轉換成H2和CO。這意味著無需任何外部燃料，從而大大簡化了發電裝置的平衡問題。
(4)高溫可以將燃氣輪機連線到該系統上，在這種情況下，燃料電池發電裝置是在300kPa壓力下執行，並在不考慮燃氣輪機輸出的情況下將燃料電池的功率密度提高約20％，因此使總的電效率提高10％，可成倍地降低使用期限成本。
(5)較高的執行溫度也為排熱提供了更多的靈活性。在電效率達60％或更高水平的聯合迴圈系統中可限制廢熱排放，而在單迴圈下則會排放出更多的熱量。
MCFC和SOFC是這類高溫型燃料電池的2種技術。它們使用的材料不同。MCFC是在一隻陶瓷容器中放入液態的金屬碳酸鹽作為電解液，如果沒有采取防止電極老化的措施，燃料電他的使用壽命會受到影響。
在MCFC中電化學反應是由CO3離子引發的。MCFC採用的是頰型電池，和SOFC型的管形設計方案相比，這種頰型電他的功率密度要稍微高一些。這在成本上要比SOFC型裝置優越。但在另一方面，由於SOFC所用的陶瓷材料非常穩定，可以用在950-1000℃範圍內，所以SOFC裝置在抗老化效能上更具優越性。到目前為止，所有的長期電池試驗和正在執行的試驗性機組都表明
SOFC型裝置的使用壽命可以達到70 000-80 000h，是MCFC型的2倍。
MCFC和SOFC 2種技術在進行100-250kW功率範圍的單迴圈現場試驗中，成本都有大幅度的下降。目前在MCFC開發上佔有主導地位的是美國的Fuel Cell Energy公司及其在德國的.授權單
位MTU，日本的Ishikawajima-Harima重工(IHI)和三菱公司等。而Siemens Westinghouse在SOFC開發上處於領先水平。
3 中溫型燃料電池
目前磷酸類燃料電池(PAFC)是具有最先進技術的燃料電池。80年代，IFC(國際燃料電池公司)決定對其前期商業化生產線進行投資，製造和銷售200kW的PAFC裝置，並將其投入市場。東芝公司在80年代末就已經努力使PAFC技術進入商用市場。從此，PAFC技術就一直在靜止燃料電池的市場中佔據著顯赫的位置。迄今為止，全球已經安裝了150多套PAFC燃料電池裝置。
研究表明，這種燃料電池未能實現市場商業化的原因大致有以下幾方面：
(1)電效率最高為40％，超過維修期限後會降到35％甚至更低水平。通常情況下裝置的使用期限不超過20 000執行h。
(2)有些試驗性的裝置(如東芝公司管理的1套11MW裝置未能達到頂期的效能水平。
(3)美國和日本政府大幅度削縮用於PAFC技術研究和開發的投資。
(4)從迄今積累的經驗及在改善設計引數和降低產品成本方面的潛力來看，讓PAFC技術成功
地躋身於當今的市場中的可能性是極低的。
4 SOFC在配電市場方面的潛力
Siemens Westinghouse公司根據對市場的分析，決定採取必要的措施加快SOFC技術進入市場的步伐。預計在2003-2004年提供第l批產品，進入商業性生產前的試驗階段，裝置容量從目前的2MW擴大到15MW。
北美和歐洲被認為是SOFC燃料電池技術最有希望的市場。Hagler Bailly公司和西門子公司對功率範圍為250 kW-l MW的市場進行了調查，結果表明到2005年SOFC燃料電池的市場容量
為每年10000MW。北美和歐洲幾乎各佔50％。考慮到北美洲使用者的結構和他們的需求，在北美洲各類小型發電機組的總容量在2010年可能達到每年約1000MW，其中600MW可能是燃料電池發電裝置。在各種型別的燃料電池中，SOFC的市場份額約佔40％，到2010年在北美洲SOFC的全年銷售額將達到2.4億美元。
在競爭日益激烈的配電市場中的另一個獲勝者是微型燃氣輪機，主要是作為備用電源或輔助電源。由於SOFC和微型燃氣輪機的特性適於不同的應用場所，SOFC效率高但投資成本也高，
而微型燃氣輪機成本低但效率也低，因而這2種技術不會產生市場上競爭。而往復式發動機會逐漸失去其在市場中的份額。
歐洲電網要比北美洲電網強大得多，歐洲電網強化了集中的大型發電廠的作用。因此在北美洲經常出現的分散式電熱裝置和動力裝置的供電質量和供電可靠性問題在歐洲是不突出的。但另一方面，在歐洲對能量儲存更為敏感。
此外，一些國家政府將頒佈新的規程和法律及新的能源價格，預計歐洲各國之間市場份額會有重大差異。在有些情況下這個過程會給SOFC用於配電裝置起到一定的促進作用。此外，歐洲的自由化近程落後於北美洲。因此，市場預測結果會有很大程度的不確定性。
5 SOFC技術應用的擴充套件
使用天然氣作為燃料的SOFC是車載式裝置，其擴充套件應用可有以下幾種形式：
(1)家庭應用：新一代燃料電池將是扁平管型的，其功率密度是目前所用圓柱型燃料電池技術
的2倍，因而將製造出5kW的燃料電池裝置。這種設計方案是可行的，在配電市場中可以替代
圓柱型燃料電池。
(2)l0MW以上的系統裝置：很顯然，只要SOFC技術佔有了功率範圍在250-10MW的市場，那麼下一步最必然的是要爭取佔有l0MW以上更大規模發電裝置的市場。通過把更多SOFC連結起來便能實現這個目標，也滿足了高效率低成本的要求。20MW級規模燃料電池的電效率已經接近甚至超過70％。
(3)用液態燃料執行：使用天然氣作為燃料將SOFC的應用侷限在靠近天然氣供氣網的區域內，從而使這項新技術的應用受到限制。因此存在著讓SOFC使用液態燃料的迫切要求。因此，應與大型石油公司合作進行該課題的研究開發，選擇一種適宜的液體燃料並設計出最適於使用這種新燃料的SOFC發電裝置，以便為邊遠的使用者服務。
(4)C02的分離：Shell公司和 Siemens Westinghouse公司正在共同研製一種能將CO2從完全反應後的燃料中分離的SOFC設飛方案。例如，當把其裝在用於回收油的平臺上時，可以把CO2用泵壓到地下儲層中，這不但可省去CO2的排放稅，還可提高原油的產出量。
(5)綜合性應用：CO2分離裝置可能是點火的火花裝置，它使得SOFC在一種封閉且可再生的能量迴圈中成為關鍵性部件。經過-段時間，SOFC能產生出熱量和電力，例如用於大型暖房的設施中，SOFC裝置產生的C02可用來加快植物的生長。而任何一種農作物收穫後的剩餘有機物都可以轉化為氣體供給SOFC作燃料。
