AFC为首先实用化的燃料电池，在空间技术高速发展的20世纪70年代是燃料电池研究领域的宠儿。然而对于CO₂的敏感大大限制了AFC在地面应用的发展，特别是在质子交换膜燃料电池快速发展之后，AFC在低温燃料电池领域的发展越来越不被看好。

AFC的忠实拥趸之一是奥地利著名的燃料电池专家Karl Kordesch教授，他于20世纪70年代为自己的Austin A40汽车安装了AFC系统，并以此为动力行驶了3年。他的研究工作也推动了ZEVCO和Electric Auto公司对AFC商业化的过程。20世纪80年代后，大多数燃料电池研发公司都将低温燃料电池的重点放在质子交换膜燃料电池上，欧洲各大公司针对于AFC的开发项目在1996年前陆续终止。此后对AFC的开发几乎全部来自于ZeTek公司。ZeTek公司包含3个子公司（Zecvo、ZeMar和ZeGen），分别为陆路运输、海洋和电站开发燃料电池系统^[14]。

AFC的优势在于较大的电流密度和非常稳定可靠的运行。用于航天飞机和空间站的燃料电池一般在较高的压力下运行，能在700mV以上达到1A/cm²以上的电流密度，在较高压力下运行的Orbiter电池甚至能达到9A/cm²的电流密度。用于空间站的AFC的稳定运行时间能达到10000h以上。地面的AFC一般在大气压力下工作，其典型的电流密度为100mA/cm²，寿命在5000h以上。此外在空间站、潜艇等环境中，AFC产生的纯净水为人员提供了宝贵的生活用水。

CO₂的影响被认为是限制AFC应用的重要原因之一，推测的原因是CO₂与KOH形成了CO₃^2-，而生成的K2 CO3由于溶解度较低会析出而影响电池性能。Al-Saleh等人的研究表明，在低温下确实存在着这一问题，在25℃下他们用X射线衍射观察到了电极中存在着结晶的K₂CO₃；然而在正常的AFC运行温度（70℃）下，向电解液中混入K₂CO₃，运行48h后并未发现电池性能有明显衰减^[15]。Gulzow等人的研究表明通过改变电极的制作方法、定期更换电解质溶液（每800h）以及通过向电解液中加水等手段能减小CO₂的作用^[16]。研究表明，50ppm的CO₂对于AFC的运行并没有太大影响^[14]。因此虽然CO₂确实存在负面影响，但是机理并非仅局限于K₂CO₃的生成。

空气中的CO₂可以通过吸附除去，例如Zevco将空气通过装有苏打和石灰的吸收塔，吸收除去CO₂后用于AFC，此外还可以通过分子筛吸附CO₂，该过程可逆，但是需要使用干燥的空气，否则水会被优先吸附。此外还可以使用电化学方法除去电解液中的CO₃^2-，当通过大电流时，在阳极附近OH^-被大量消耗，使CO₃^2-向阳极扩散，形成H₂CO₃，从而使CO₂离开电解液，该方法能有效延长电池运行寿命，Pratt-Whitney公司开发的一种新型AFC中配备了一个专门去除CO₂的池，通过这种方法能够使用CO₂含量在3000～4000ppm的空气作为阴极气体。而对于阳极的燃料气，使用重整气的尝试大多没有给出积极的结果，实验表明去除其中的CO₂是非常昂贵的，因此对于AFC来说，当前认为燃料只能是高纯度的氢气。

AFC电流密度高、运行稳定可靠，但由于不能直接用空气作为氧化剂，其在地面的应用受到很大的限制，目前仅在航天、水下等一些对成本要求不高的场合使用。目前AFC的开发和生产商较少，美国的Apollo Energy公司仍在开发基于AFC的备用电源系统^[17]。相对于当前的主要低温燃料电池质子交换膜燃料电池，AFC仍然有一些优点，主要包括：

1）相对于质子交换膜燃料电池，AFC的贵金属用量较小，因此价格更有竞争力，据估算，计算所有的辅助设施之后，AFC的成本为180～200美元/kW，而质子交换膜燃料电池的成本为2000～3000美元/kW。(www.daowen.com)

2）AFC的工作电压较高，单节电池一般为0.8V，高于质子交换膜电池的0.6V。

3）当使用循环的电解质时，燃料电池的停止—启动性能和寿命均由于质子交换膜燃料电池。因为停止工作时将电解液全部移出，因此不输出电流时是一种完全停止工作的状态。而对于质子交换膜燃料电池，电解液即使在电池不工作时也会缓慢发生反应。

4）AFC可以使用由NH₃热裂解产生的氢气作为燃料，对氢气存储系统的要求较低。

AFC的研发方向之一是采用高分子的阴离子交换膜，制成类似于质子交换膜的阴离子交换膜碱性燃料电池^[18，19]。这一研究方向的关键问题是阴离子导电高分子膜的开发，不仅需要有足够的阴离子导电性，而且需要有足够的机械强度和化学稳定性。由于OH^-的极限电导率仅为H⁺的1/3，这种薄膜的开发较质子交换膜要求更高。一类具有这种性质的高聚物是含有季铵盐基团的聚砜类高分子，其结构如图13-10所示。

图13-10 碱性导电高聚物膜的结构^[18]