在电力工业基础结构建设中，目前正在出现一种崭新的趋势变化。4家美国公司，根据电化学燃料电池原理，正在向公众展示一种耐用型发电装置，其装置的发电量可达几个兆瓦。如果商业化试验获得成功，相信到本世纪末，发电生产不再会污染环境，且生产成本也能降低。现在，熔碳酸盐燃料电池（MCFC）正在成为发电工业的主导。

目前，几乎所有发达国家都在从事燃料电池的开发研究。其中有4种类型的燃料电池成为科研人员的主攻课题。它们包括：熔碳酸盐燃料电池（MCFCs），磷酸燃料电池（PAFC），固体氧化物燃料电池（SOFC）和聚合物电解液燃料电池（PEFC）。在商业化电力生产中，人们普遍看好MCFC燃料电池，这是因为该电池的生产成本比较低廉。PEFC电池多倾向于作为汽车发动机的动力源。同传统的电池相比，所有燃料电池都不会对环境构成危害。

在未来20年，发电厂的规模同现在相比将会变得越来越小，发电装置呈分散型管理，且这种趋势将贯穿于整个电力事业服务机构中。电力工业将要发生这种巨大变化的结果是，必然会导致行业间的竞争更加激烈，而降低成本便成了企业赖以生存的关键。这样，由原来大型的电力设施将会一下子分解成各自的小型化发电公司、送电公司和配电公司。

配电公司将会扮演未来电力工业的主角。根据美国的经验，在过去几年间，配电量已占全美新发电能力的一半。

尽管MCFCs对大气环境不会构成危害，但众多的电力公司看中的还是其经济利益。从制造燃料电池的设备中释放出来的NOx，一般情况下，涡轮机的释放量为10%；而燃烧发动机的释放量仅占1%。这样看来，该标准完全符合环境所要求的标准。专家相信，燃料电池将会对未来配发电装置的操作提供一种理想的解决办法，因为电站的规模在变小，而配发电的能力却需要扩大，同时效率应有明显的提高。

最近，根据美政府提供的数据显示，在全世界范围内，现正处于开发阶段的电力设备中：PAFC的装置拥有量为250套；MCFC为35套；SOFC为12套。据保守估计，这些设备的总发电量在45 MW左右。据专家估计，目前大约有15个国家，他们每年花在燃料电池上的研究费用竟高达2亿美元，且R&D（研究和发展）的活动经费在过去5年间也呈迅速增加趋势。在这场燃料电池开发热中，美国和日本则充当了急先锋。在欧洲，有些开发项目在荷兰人的率先资金保证下早已开展起来。在美国，最早的资金提供者是美国能源部（DOE），随后又相继得到全美电力研究协会（EPRI）和其他一些政府机构的鼎力资助。

就电力生产来讲，主要的竞争对手是PAFC和MCFCs。坐落于美国纽约市的国际燃料公司目前正在积极展开对这两种类型产品的深度开发。到1994年底，该公司已经生产出50台PAFC装置，其每KW的计划投资费用为3000美元，比现行成本高2倍。

目前MCFS的主要开发商是能源研究公司，该公司属于国际燃料电池公司和M-C电力的子公司，两开发商均由DOE提供资助。

M-C电力公司已经拥有一套250 KW的装置，另一套装置计划在1996年起动。这些装置均考虑作为商业化试验装置使用。根据使用情况，这些装置的计划成本为每KW 1679美元，这一数字对电力工业来说无疑具有很高的吸引力。目前该技术正在逐步完善，以便能够进一步降低生产成本，使该技术真正处于更加有利的竞争地位。

尽管日本人对其它类型的燃料电池颇感兴趣，但他们看起来也赞成PAFCs。日本曾与美国人合资办过几个公司，并在燃料电池的开发方面取得了一定的进展。

在欧洲现有10套小型试验装置中，最具影响的燃料电池装置当属德国。德国人正在集中精力致力于开发一种较为经济的以氢作原料的装置。政府和工业界联营后利用所开发的氢技术在拜恩（Bayern）已经建成一套燃料电池试验设施。该联营单位包括西门子公司；德意志宇航局和Varta公司。DaimlerBenz公司也在从事将PEFC用于汽车工业的试验研究。估计到公元2000年，该公司预计到那时将能生产出样机。

据M-C电力公司的制造经理文森特 · 佩特雷哥利介绍，M-C电力公司目前的开发计划是，在1996年内使250 KW装置进入试验阶段；到1997年完成1 MW装置的大规模试验任务。如果一切进展顺利的话，M-C电力公司将准备到2000年拓展市场。每套装置的总效率将依客户的要求而定。其MCFC的最低限电转换率应达到54%。若在装置中再能添设蒸汽再发电装置，则总效率就可达到66%以上。如果通过热水萃取法，还能回收到低质热能，则总效率可能还会提高。

单极电池MCFC装置的电能输出低于1伏。通过叠加成串联后即可达到所需要电压。电池的电流量会随着活性电极的面积而变化。含有适当添加剂的碳酸钾则属于活性MCFC电池介质。当温度加热到650°C时，该介质就会呈现离子电导性。除了在阳极侧发生反应外，烃类燃料，在进入电池之前，就会与蒸汽在转化装置中转化成氢和二氧化碳。

在阳极侧，氢在电解液中与碳酸盐离子发生反应，生成二氧化碳和电子。在阴极侧，空气和来自阳极侧的循环二氧化碳与电子反应生成碳酸盐离子，该离子可再充填入电解液中，并通过电池输送电流。

在使用一般涡轮机组的情况下，MCFC叠式存储器通常保持在45 Psia状态。1 MW存储体一般每小时需要消耗天然气或烃类物质达664万Btu，而NOx的释放量低于1 ppm。根据燃料的高热值计算，其发电效率为54%。副产热可在30 psia蒸汽（250F°）状态下被回收，总效率达57%。如果低质热作为热水也可被回收的话，则总效率可高达85%。1 MW的存储体可用滑动装置进行安装，并通过半挂车完成运送工作。

大多数情况下，设计MCFCs装置时均设定其燃料来自天然气中的甲烷，但几乎所有含碳和氢的原料包括甲醇均可被转化，使其提供氢和二氧化碳。

典型的存储体电池的有效寿命预期为5年。在较大型装置中，存储体可通过交错安装达到可替换目的，以便保持操作的连续性。

据M-C电力公司的制造部监管劳伦斯介绍，现行所有操作单元均可按客户的意愿进行建造。现在每年可生产2套1 MW装置。当预期市场需求达到一定程度时，连续化规模生产将会逐步展开。

毋庸置疑，MCFCs从技术角度来讲，该电池能极大地满足未来电力的需求。尽管现在市场的需求程度尚不明朗，但据M-C电力公司的新任主席埃利斯 · 卡马拉宣称，起码在初始阶段，MCFCs的发电能力应在1—3MW范围内。通过复制较小型设备即能达到建造大型装置的目的。重点就放在发电设施和配制方面，而不应再在大量发电装置中心区建造配电网络。

不论在任何国家，电力的需求恐怕都要与各种发电源相吻合。核能发电、水力发电和火力发电都需要占据一定的地域，其它类型的装置也得需要通过必要的网络才能进行传输，而MCFCs则不需要这些，其优点不言可喻。由于该装置具有不污染环境，且成本相对低廉的特点，故MCFCs均比其它发电形式占据一定的优势。

卡马拉相信，MCFCs配电尤其适合于发展中国家，因为那里的配电基础薄弱，加之投资费用相对较低，基本上不需要支出用于其它设施建造的花费，因此说，这种装置对投资费用非常有限的国家来说无疑是一大优势。

[C&EN，1995年8月7日]