宋聪颖, 王贵领

(1.哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院, 哈尔滨 150001; 2.山东大学 前沿交叉科学青岛研究院，青岛 266237)

0 引 言

燃料电池是一类能够将储存在燃料中的化学能转化为电能的电化学装置[1]。与传统的热力发电相比，燃料电池的发电过程是基于燃料分子与氧化剂分子的化学结合而发生的，仅涉及化学能到电能的一步转化。而热力发电则需要通过燃烧的方式首先将化学能转化为热能，再由热能转化为机械能，最终转化为电能。由于避免了燃烧过程，燃料电池被认为是一种高效、无污染的发电装置。此外，燃料电池在发电过程中几乎没有旋转或者移动的部件，意味着它可以无噪音、无振动地安静运行。而燃料电池固有的模块化特性也使其具有简单、紧凑的结构，以及高的功率密度和能量转化效率。这些特性使得燃料电池在众多领域展现出巨大的应用前景。

随着燃料电池的不断发展，可以应用于燃料电池的燃料也逐渐多样化，包括氢气、甲烷、甲醇、乙醇和甲酸等等[2]。氢气作为最初应用于燃料电池的燃料，其氧化产物为水，实现了零污染发电过程[3]。然而氢气大多通过化石燃料重整制得，不可避免地需要消耗化石燃料，且其制备过程涉及二氧化碳排放的问题。此外，氢气作为气体，也面临着运输和储存困难的问题。甲烷、甲醇等含碳化合物，除了依赖于化石燃料之外，在氧化过程中容易造成催化剂中毒现象。这使得开发毒性低、运输和储存方便、绿色无污染、电化学活性高的新型燃料成为了亟待解决的问题[4]。……