下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
随着世界人口的不断增长和全球经济的持续发展，人类对于能源的大量需求使得石油、煤炭等化石类能源面临着极度匮乏的局面。另外，由于化石类能源在使用过程中产生的大量有害气体和粉尘，造成了酸雨、雾霾以及全球气候变暖等一系列严重的环境问题，对人类的生活造成了严重的影响。节约能源、合理利用能源与环境保护已经成为 21 世纪最热点的问题。同时，新型清洁能源的开发、现有能源的合理利用以及与环境保护的协调发展对世界经济的发展起着非常重要的作用。因此，随着人类对于能源需求的不断增加和对自身生存环境要求的日益提升，寻求和开发新型、高效、清洁的替代能源已经变得刻不容缓。
1839 年，威廉·格罗夫爵士（Sir William Grove）发明了首个燃料电池（fuel cells，FCs），通过氢氧合成反应进行发电 ［1］ 。此后，燃料电池因其具有高的能量转化效率、低污染、广泛的燃料适应性等优点，引起了世界各国政府和科研工作者的广泛关注 ［2 －30］ 。其实，世界各国学者对燃料电池的研究到现在已经持续了将近两个世纪，燃料电池的研究和发展历程如图 1.1 所示 ［2］ 。燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的一种不经燃烧过程的发电装置，既可利用化石燃料，也可利用氢或可再生能源作为燃料，被称为 21 世纪的绿色发电站，将成为继火力、水力、核能发电后第四代新型发电技术，其在能源利用、环境保护、交通运输、国防建设等领域都发挥着独特的优势 ［31－61］ 。
图 1.1 燃料电池的研究发展历程
因此，燃料电池的研究与开发利用将成为解决未来能源和环境问题，建立可持续发展能源系统的有效措施。