发达国家都将大型 燃料电池的开发作为重点研究项目，企业也纷纷斥以巨资，从事燃料电池 技术的研究与开发，现在已取得了许多重要成果，使得燃料电池即将取代传统发电机及2内燃机而广泛应用于发电及汽车上。值得注意的是这种重要的新型能源可以大大降低空气污染及解决电力供应，电网调峰问题。燃料电池的发展创新将如百年前内燃机技术突破取代人力造成工业革命，又如网络通讯的发展改变了人们生活习惯的信息革命，燃料电池的高效率，无污染，建设周期短，易维护及成本低潜能将引爆21世纪新能源与环保的绿色革命。如今，在北美，日本和欧洲，燃料电池发电正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电，水电，核电后的第四代发电方式。燃料电池技术在国外的迅猛发展必须引起我们的足够重视，现在它已是能源，电力行业不得不正视的课题。
燃料电池是用一种特定的燃料，通过一种质子交换膜（PEMProtonExchangeMembrane）和催化层（CL，Catalyst Layer）而产生电流的一种装置，这种电池只要外界源源不断地供应燃料（例如氢气或甲醇），就可以提供持续电能。它的工作原理，是利用一种叫质子交换膜的技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。与汽轮发电机生产的电能相比，燃料电池具有非同寻常的特性：它的电效率可达60％以上，可以在带部分负荷运行的情况下进行维修，而且除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其他的有害排放物。现在燃料电池研究与开发集中在四大技术方面：（1）电解质膜;（2）电极;（3）燃料;（4）系统结构。日美欧各厂家开发面向便携电子设备的燃料电池,尤其重视（1）～（3）方面的材料研究与开发。第四方面的研究课题是燃料电池的系统结构,前三个方面是构成燃料电池的必要准备,而系统结构是燃料电池的最终结果
目前研制的燃料电池技术在运行温度上有不同的类型，从比室温略高直到高达1000℃的
围。大多数工业集团公司的注意力集中在以下4种主要类型上：
(1)运行温度在60-80℃之间的聚合物电解液隔膜型燃料电池(PEMFC)；
(2)运行温度在160-220℃之间的磷酸类燃料电池(PAFC)；
(3)运行温度在620-660℃之间的熔融碳酸盐类燃料电池(MCFC)；
(4)运行温度在880-1000℃之间的固体氧化物燃料电池(SOFC)。
各种类型的燃料电池在相应的工作温度下，它们的能量转化效率高，高比功率，高比能量。各种类型实用装置的功率容量差别也很大，可以给笔记本电脑及移动电话供电(数以W计)，也可以给居民住宅(数kW)或是分散的电热设备和动力设备(数百KW到数MW)供电。 最适于用来驱动汽车的是低温型燃料电池。
根据使用期限成本进行的经济性比较结果表明，就发电成本而言，SOFC型燃料电池要PE型低30％。这个结果是根据SOFC型燃料电池的电效率比PEM型的高，这2种燃料电池最终都可以达到l000美元／KW的投资成本这一假设条件而推导出来的。
SOFC在配电市场方面的潜力
SiemensWestinghouse 公司根据对市场的分析，决定采取必要的措施加快SOFC技术进入市场的步伐。预计在2003-2004年提供第l批产品，进入商业性生产前的试验阶段，装置容量从目前的2MW扩大到15MW。
北美和欧洲被认为是SOFC燃料电池技术最有希望的市场。HaglerBailly公司和西门子公司对功率范围为250kW-lMW的市场进行了调查，结果表明到2005年SOFC燃料电池的市场容量
为每年10000MW。北美和欧洲几乎各占50％。考虑到北美洲用户的结构和他们的需求，在北美洲各类小型发电机组的总容量在2010年可能达到每年约1000MW，其中600MW可能是燃料电池发电装置。在各种类型的燃料电池中，SOFC的市场份额约占40％，到2010年在北美洲SOFC的全年销售额将达到2.4亿美元。
在竞争日益激烈的配电市场中的另一个获胜者是微型燃气轮机，主要是作为备用电源或辅助电源。由于SOFC和微型燃气轮机的特性适于不同的应用场所，SOFC效率高但投资成本也高，而微型燃气轮机成本低但效率也低，因而这2种技术不会产生市场上竞争。而往复式发动机会逐渐失去其在市场中的份额。
欧洲电网要比北美洲电网强大得多，欧洲电网强化了集中的大型发电厂的作用。因此在北美洲经常出现的分散式电热设备和动力装置的供电质量和供电可靠性问题在欧洲是不突出的。但另一方面，在欧洲对能量储存更为敏感。
此外，一些国家政府将颁布新的规程和法律及新的能源价格，预计欧洲各国之间市场份额会有重大差异。在有些情况下这个过程会给SOFC用于配电装置起到一定的促进作用。此外，欧洲的自由化近程落后于北美洲。因此，市场预测结果会有很大程度的不确定性。
SOFC技术应用的扩展
使用天然气作为燃料的SOFC是车载式装置，其扩展应用可有以下几种形式：
(1)家庭应用：新一代燃料电池将是扁平管型的，其功率密度是目前所用圆柱型燃料电池技术的2倍，因而将制造出5kW的燃料电池装置。这种设计方案是可行的，在配电市场中可以替代
（2） 圆柱型燃料电池。
l0MW以上的系统装置：很显然，只要SOFC技术占有了功率范围在250-10MW的市场，那么下一步最必然的是要争取占有l0MW以上更大规模发电设备的市场。通过把更多SOFC链接起来便能实现这个目标，也满足了高效率低成本的要求。20MW级规模燃料电池的电效率已经接近甚至超过70％。
(3)用液态燃料运行：使用天然气作为燃料将SOFC的应用局限在靠近天然气供气网的区域内，从而使这项新技术的应用受到限制。因此存在着让SOFC使用液态燃料的迫切要求。因此，应与大型石油公司合作进行该课题的研究开发，选择一种适宜的液体燃料并设计出最适于使用这种新燃料的SOFC发电装置，以便为边远的用户服务。
(4)C02的分离：Shell公司和SiemensWestinghouse公司正在共同研制一种能将CO2从完全反应后的燃料中分离的SOFC设飞方案。例如，当把其装在用于回收油的平台上时，可以把CO2用泵压到地下储层中，这不但可省去CO2的排放税，还可提高原油的产出量。
(5)综合性应用：CO2分离装置可能是点火的火花装置，它使得SOFC在一种封闭且可再生的能量循环中成为关键性部件。经过一段时间，SOFC能产生出热量和电力，例如用于大型暖房的设施中，SOFC装置产生的C02可用来加快植物的生长。而任何一种农作物收获后的剩余有机物都可以转化为气体供给SOFC作燃料
在欧洲早在70年代，联邦德国海德堡中央研究所就研究出圆管式或半圆式电解质结构的SOFC发电装置，单电池运行性能良好。80年代后期，在美国和日本的影响下，欧共体积极推动欧洲的SOFC的商业化发展。德国的Siemens，Domier GmbH及ABB研究公司致力于开发千瓦级平板式SOFC发电装置。Siemens公司还与荷兰能源中心合作开发开板式SOFC单电池，有效电极面积为67cm2。ABB研究公司以1993年研制出改良型平板式千瓦级SOFC发电装置。这种电池为金属双级性结构秒800进行了实验，效果良好。现在正考虑将其制成25~100kw级SOFC发电系统，工家庭和商业使用。
在汽车应用领域，SOFC发展也很活跃。奔驰汽车制造公司1996年对2. 2kW级模块试运行达6000小时。2001年2月16日，由BMW与Delphi Automotive System Corporation合作近两年研制的第一辆由SOFC作为辅助电源系统(Auxiliary Power Unit，APU)的汽车在慕尼黑问世，作为第一代SOFC/APU系统，其功率为3kW，电压输出为21V，其燃料消耗比传统汽车降低46 %；第二代目标是5kW SOFC系统，预计尺寸为500×500×250mm，电压输出为42V。 其他如Toyota，Nissan ， Honda，Ford等汽车公司都有自己的SOFC项目，有望3~5年实现SOFC商业化应用。
在国外快速发展的势态下，我国国内技术水平则明显落后。以中国科学院上海硅酸盐研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学技术大学、吉林大学、清华大学等单位为代表，相续开展了固体氧化物燃料电池研究。
固体氧化物燃料电池的开发研究以及商业化，是解决世界节能和环保的重要手段，受到了世界许多国家的普遍重视，包括美国、欧洲、日本、澳大利来、韩国等。尽管固体氧化物燃料还存在一些问题，如电极材料、制造成本、操作温度过高等等问题，但是瑕不掩瑜，加快固体氧化物燃料电池发展必然是世界发展的总趋势。降低电池操作温度和微型化是固体氧化物燃料电池 (SOFC)的发展趋势。其关键部件的材料制备总是成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。应突破的关键技术主要有：a）高性能电极材料及其制备技术；b）新型电解质材料及电极支撑电解质隔膜的制备技术；c）电池结构优化设计及其制备技术；d）电池的结构、性能与表征的研究。随着燃料电池技术的进一步发展，必将能够加快我国经济建设与可持续化发展步伐。
燃料电池的出现与发展，将会给便携式电子设备带来一场深刻的革命，并且还会波及到汽车业，住宅，以及社会各方面的集中供电系统。在21世纪中它将会把人类由集中供电带进一种分散供电的新时代。因为太阳能供电虽然能替代部分能源，但它与天气有关，受气候的制约；核能利用又存在安全问题；唯有燃料电池供电，它没有二氧化碳的排放，可减轻温室效应使全球气候变暖问题，它解决了火力发电使全球环境污染的问题，它是一个纯正的绿色清洁能源。所以，我们要加速实现燃料电池的商品化进程，中国人应该在这场能源革命中有所作为，跟上全球技术发展的步伐。
