1.1  燃料电池

1839年，英国科学家格罗夫爵士（W.R.Grove）报道了第一个燃料电池装置。燃料电池是一种可替代内燃机的动力装置，在国际能源界被誉为最有吸引力的发电方法之一[1]。燃料电池不受卡诺循环的限制，能够直接将化学能转化为电能，所以能量转换效率较高，可达60–80%。普通内燃机的实际使用效率比燃料电池低的多，后者约是前者的2-3倍。在原则上如果反应物能够不断的输入，燃料和氧化剂由外部供给，反应的产物也能不断的排出，燃料电池就能持续的发电。此外，燃料来源简单、多样化、环境友好、噪音低等均是燃料电池的诸多优点[2]。现在美国Du Pont公司生产的Nafion系列膜中的质子交换膜主要用在燃料为H2/O2的PEMFC或是直接甲醇燃料（DMFC）上。目前，人们己研发出多种类型的燃料电池，其中按电池所采用的电解质进行分类是较常见的一类，如：质子交换膜、磷酸、碱性、熔融碳酸盐及固体氧化物燃料电池五种[3]。

1.2  质子交换膜燃料电池

质子交换膜燃料电池也称为固体聚合物电解质燃料电池，其结构示意图见图1。从图中可以看出，质子交换膜处于膜电极的中间，在燃料电池工作过程中它既交换质子，又隔离燃料和氧化剂气体，同时支撑催化剂等多重作用。因此，可再质子交换膜燃料电池具有无污染；噪音低，可靠性高；发电效率受负荷变化影响小；燃料来源广等优点。是一种新的能源资源，也是近年发展最快的一类燃料电池[4-5]。但在实际应用中仍存在一些问题，如：质子交换膜自身的生产成本以及燃料（氢）的制造、运输、储存等都是质子交换膜全面商业化的较大问题。