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在当今对于可持续能源需求日益增加的背景下，碱性燃料电池（AFC）逐渐流行起来。这种燃料电池既能够节能减碳，也具备高达70%的转换效率，成为各界关注的焦点。碱性燃料电池以氢与纯氧为原料，生成可饮用的水、热能以及电力，自1960年代以来便被NASA广泛应用于阿波罗系列任务及太空梭中。
碱性燃料电池依赖氧化还原反应，透过氢与氧的相互作用产生能量。
碱性燃料电池的核心运作原理涉及氢氧的分子反应。在负极，氢被氧化，反应如同以下描述：
H2 + 2OH- ⟶ 2H2O + 2e-
此过程会产生水分并释放电子，电子随外部电路流向正极，在那里则与氧气发生还原反应：
O2 + 2H2O + 4e- ⟶ 4OH-
整个反应消耗一个氧分子及两个氢分子，产生两个水分子，同时释放电力和热。
碱性燃料电池的电解质通常是饱和的水性碱性溶液，例如氢氧化钾（KOH）。然而，这样的系统对二氧化碳（CO2）敏感。若空气中含有二氧化碳，KOH可能转化为碳酸钾（K2CO3），从而影响燃料电池的性能，因此，纯氧操作成为了常见的做法。虽然CAD对此进行了争论，但学术界尚未达成一致。
由于该过程的复杂性，许多研究者明白，碱性燃料电池的中毒问题可能是不可逆的，也可能是可以恢复的，这取决于具体情况。
碱性燃料电池可以分为两类：静态电解质和流动电解质。静态电解质通常使用饱和氢氧化钾的石棉隔离层，水生成后可被回收应用。相反，流动电解质设计允许电解质在电极之间流动，这样可以更好地管理水的生成和移除。
氢氧化锂系统设计的优势在于低成本及可更换电解质的能力，虽然目前主要操作处于纯氧环境下。这样的设计降低了在材料选择上的成本，因为其所需的催化剂能够使用非贵金属，像铁或铜等材料都能被有效利用。
碱性燃料电池的电效率普遍高于基于酸性电解质的燃料电池，这得益于其化学所带来的优势。
与酸性燃料电池相比，碱性燃料电池在操作温度范围（常温至90°C）内拥有更好的电化学动力学。在催化剂的运用上，由于碱性环境能够促进氧还原反应，加速燃料的氧化，因此对催化剂的需求则降低了选择的门槛，降低了生产成本。
当前，碱性燃料电池在商业发展上看起来相当良好，许多新产品不断投入市场，强化这项技术的应用。例如，某些公司已经开发出双极板版本的技术，大幅提升了性能。这为未来的应用奠定了基础，像是首艘燃料电池驱动的船只「Hydra」，其使用的正是AFC系统。
此外，固态碱性燃料电池的出现，利用固体阴离子交换膜来替代液体电解质，成功解决了中毒问题，同时扩大了运行的安全范围，使其能够有效地使用氢气丰富的载体，例如液体尿素溶液或金属胺复合物。
然而，随着碱性燃料电池技术的进步，我们也需要反思这项技术的未来。它能否在未来的可再生能源市场中占有一席之地，成为更环保和高效的能源选择呢？
