熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）的研究始于20世纪中期，源自于对高温电解质的研究，H.J.Broers和J.A.A.Ketelaar认识到了高温固体电解质的局限性，转而研究熔融碳酸盐等高温液体电解质，1960年他们开发了能工作6000h的以熔融的锂、钠和钾的碳酸盐为电解质的燃料电池。MCFC是一种高温燃料电池，以熔融的碱金属碳酸盐作为电解质，工作温度约650℃。由于运行温度较高，氧还原反应速率大大提高，可以使用廉价的镍基催化剂；同时由于采用碳酸盐为电解质，因此可以使用天然气或者脱硫煤气等含碳燃料；此外MCFC运行过程中还会产生可观的热量，加以综合利用能将电—热能的整体效率提高到70%以上。随着运行寿命的提高，MCFC正逐步取代磷酸燃料电池成为固定电站的主要燃料电池类型，近年来美国MCFC的装机容量已经超过了PAFC。

MCFC的电极反应为

阳极：H₂+CO₃^2-→CO₂+H₂O+2e

阴极：1/2O₂+CO₂+2e→CO₃^2-

总反应：H₂+1/2O₂+CO₂（c）→H₂O+CO₂（a）(www.daowen.com)

其中CO₂（a）和CO₂（c）分别代表在阳极和阴极的CO₂。根据Nernst方程，MCFC电池的热力学电动势可以表示为

可见两电极处的CO₂分压影响电池的性能，通常阴阳两电极气室的CO₂分压不同，起到调控电池性能的作用。事实上MCFC在使用含碳的矿物和生物质燃料运行效果更好，虽然在阳极CO₂降低了燃料浓度，但其损失被阴极处CO₂作为反应物的增强效果所补偿。在实际的MCFC运行过程中，阳极燃料燃烧产生的CO₂被引向阴极^[2]。

MCFC是高温电池，电极反应很快，且可以使用含碳燃料，CO和CO₂造成的极化也较小，因此从电极和燃料角度讲MCFC是非常有利的。然而相比于AFC、PAFC等中低温燃料电池中的液体电解质，MCFC中高温的熔融碳酸盐电解质的固定和电极中三相界面的形成需要采用不同的材料和方法，特别是在中低温燃料电池中广泛使用的憎水粘合剂PTFE不能满足熔融碳酸盐环境下的操作条件，因此必须采用Bacon型双孔电极的设计思想，通过电解质隔膜和电极中孔径的控制，来调控电解质在MCFC中各组件之间的分配。因此各组件材料的开发以及其中孔径分布的控制是MCFC体系材料研究的核心问题。