Goriva ćelija je elektrokemijski uređaj koji kontinuirano pretvara kemijsku energiju u gorivu u električnu energiju pomoću oksidacijskog sredstva.
Ima sljedeće karakteristike:
- visoka učinkovitost baterije, budući da nije ograničena Carnotovim ciklusom, njezina učinkovitost baterije je 2 do 3 puta veća od učinkovitosti izgaranja fosilnih goriva i 10 puta veća od učinkovitosti litijevih baterija;
- Reakcija je stabilna i bez onečišćenja, a generirani proizvodi neće uzrokovati onečišćenje zraka;
- Faktor sigurnosti je relativno visok, a vodik ima dobre karakteristike difuzije, tako da je brzina istjecanja velika u slučaju nesreće i teško je postići koncentraciju eksplozije;
- Područje primjene je široko, a izvor vodika bogat i raznolik.
Prema različitoj radnoj temperaturi baterije, gorivne ćelije se dijele na gorivne ćelije s membranom za izmjenu protona (PEMFC), alkalne gorivne ćelije (AFC), fosfatne gorivne ćelije (PAFC), rastaljene karbonatne gorivne ćelije (MCFC) i krute oksidne ćelije stanice (SOFC). Radne karakteristike različitih baterija prikazane su u donjoj tablici.
Tablica: Radne karakteristike raznih baterija
| Goriva ćelija | PEMFC | AFC | PAFC | MCFC | SOFC |
| elektrolit | Nafion | KOH | H3PO4 | LiPO4 | ZrO2 |
| Radna temperatura / stupanj | 60~80 | 50~250 | 200 | 650 | 600~1000 |
| Katalizator | Platina | Platina | Platina | nikal | perovskit |
| Kompatibilnost goriva | H2,CH3OH | H2 | H2 | CO, ugljikovodik | CO, ugljikovodik |
| Gustoća snage /(W/cm²) | 1~2 | 0.5 | 0.1 | 0.2 | 0.3 |
Među gore navedenim gorivim ćelijama, AFC se najbrže razvio i koristio se u području baterija za zrakoplovstvo. MCFC je završio fazu industrijskog testiranja; SOFC je počeo kasno, ali je to razvoj koji najviše obećava u području proizvodnje električne energije. Razvoj PEMFC-a bio je relativno zreo, trenutno se koristi kao napajanje automobila i uređaj za malu proizvodnju električne energije, sa sljedećim prednostima: visoka učinkovitost pretvorbe energije, do 40% ~ 50%; Membrana za protonsku izmjenu (PEM) je membrana od čvrstog elektrolita, koja učinkovito izbjegava problem korozije elektrolita u drugim gorivim ćelijama. U usporedbi s tradicionalnom energijom ekološki prihvatljivijom, proizvod je samo voda; Jednostavna struktura, lako se postiže modularizacija, montaža baterija i održavanje su praktičniji; Vrijeme hladnog pokretanja je kratko, a izvori goriva potrebni za vodikove gorive ćelije su široki. Promjene opterećenja manje utječu na učinkovitost proizvodnje električne energije iz baterije, što je prikladno za regulaciju vršnog opterećenja električne mreže. Ali u isto vrijeme, PEMFC se još uvijek suočava s mnogim problemima u budućem razvoju: cijena PEM membrane je visoka, a potražnja premašuje ponudu; Osjetljiv je na CO i sklon trovanju katalizatorom. Visoki troškovi katalizatora; Kratak vijek trajanja, brzo opadanje performansi tijekom upotrebe.
