(1)循环式电解质碱性燃料电池。电解质溶液被泵入燃料电池的碱腔,电解质在碱腔中循环使用。这一设计的优点在于它可以随时更换电解质。
(2)固定式电解质碱性燃料电池。电池堆的每一个电池都有一个属于自己的独立的电解质,他被放在两个电解之间的隔膜材料里。这个设计由于其结构的简单性,现已广泛应用于航天飞行器中。
(3)可溶解燃料碱性燃料电池。在电解质中混合了肼或氨这类燃料。这个设计成本低,结构紧密,制作简单且易于补充燃料。
氢氧燃料电池有两个燃料入口,氢及氧各由一个入口进入电池,中间则有一组多孔性石墨电极,电解质则位于碳阴极及碳阳极中央。氢气经由多孔性碳阳极进入电极中央的氢氧化钾电解质,在接触后进行氧化,产生水及电子。
H2 + 2OH- → 2H2O + e-
电子经由外电路提供电力并流回阴极,并在阴极与氧及水接触后反应形成氢氧根离子
O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH-
最后水蒸汽及热能由出口离开,氢氧根离子经由氢氧化钾电解质流回阳极,完成整个电路。
碱性燃料电池通常用氢氧化钾或氢氧化钠为电解质,导电离子为OH-,燃料为氢。
阳极反应:H2+2OH- →2H2O+O2 标准电极电位为-0.0828V
阴极反应:1/2O2+H2O+2e- →2OH- 标准电极电位为0.401V
总反应: 1/2O2+O2+H2 → H2O 理论电动势为0.401-(-0.828)=-1.229V
AFC的催化剂主要用贵金属铂、钯、金、银和过渡金属镍、钴、锰等。