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燃料电池主要由燃料、氧化剂、电极、电解液组成。使用的燃料非常广泛，如氢、甲醇、液氨、肼、烃等。燃料电池和一般电池类似，都是通过电极上的氧化--还原反应使化学能转换成电能。但一般电池内部的反应物质消耗完后就不能继续供电，而燃料电池因为反应物质贮存在电池外，只要燃料和氧化剂不断输入电池，就能源源不断地发电。随着这项技术的改进，燃料电池有可能代替火力发电，形成强大的燃料电池发电网。

燃料电池是直接将化学能转变成电能的一种新型发电装置，它热损耗小，发电效率可达40--60％，比火力发电高出5--20％。此外，燃料电池除利用排热再发电外，还可以生产蒸汽或热水，因此它的综合效率可达80％左右，并可实现城市热电联供。

美国是世界上发展燃料电池最快的国家，目前至少有23台燃料电池机组在发电，总装机容量已达11兆瓦。美国开发燃料电池的重点是提高燃料利用率和降低燃料电池的生产费用及发电成本。最近，能源部又研制成功一种陶瓷燃料电池，这种电池将液体或气体燃料放在两块波纹状陶瓷片里面，使燃料同氧化剂直接进行化学反应产生电流，因而可免除一般燃料电池所需的燃料箱。它同内燃机或其它燃料电池比较，释放的功率高2倍，发电效率达55--60％。

最近，美国贝尔通讯研究公司开发一种用燃料--煤气作电源的电池，这种电池又轻又薄，却能比普通电池产生更大的电力。该电池的设计是在2个作为电极的白金薄片中间，夹上一层厚度小于5000亿分之1米，由氧化铝薄片做的煤气渗透薄膜。能量产生的过程是电化学反应的过程，当电池将氢和氧转化为水时就释放出电力。初步测试显示，它能用1公斤的煤气产生1000瓦的电力。这种电池轻薄方便，充电也方便--只需要换煤气胶囊，它是电池开发研究的一个新产品。但是，这种电池目前的成本太高，还不能推广至商业用途。

日本早在80年代初就将燃料电池列入“月光计划”，1986年起某些地区已推广燃料电池发电。最近，东京电力公司将在五井火力发电站安装一套目前世界上最大型（输出功率为1．1万千瓦）的燃料电池装置。据估测，这套装置进实用价值阶段后，至少可满足5000户民用住宅的电力需求，因此具有较高的开发利用价值。