一、概述 GOLINK-1 型 现代机电综合控制实验装置集合了交流，直流，电机拖动、电力电子、PLC控制、电工控制多专业多内容实训设备特点。包含晶闸管控制，直流电机控制、变压器控制、电机拖动控制、交直流调速、PLC控制等实训项目。这都是这方面的充分考虑了实验室的现状和发展趋势，精心研制而成。在同类产品中结构合理、功能完善、可靠性好、性价比高。       二、技术参数 1、输入电源：三相四线(或三相五线 380V±10% 50Hz) 2、工作环境：温度-10℃～+40℃　相对湿度＜85% (25℃)　海拔＜4000m 3、装置容量：＜1.5kVA 4、外形尺寸：1890mm×740mm×1585mm 三、要求实验室可完成的实验内容 1、电力电子技术实验（晶闸管部分） 1) 锯齿波同步移相触发电路实验    2) 单结晶体管触发电路 3) 正弦波同步移相触发电路实验 4）单相半波可控整流电路实验 5）单相桥式半控整流电路实验  6) 单相桥式全控整流电路实验  7) 单相桥式有源逆变电路实验  8) 三相半波可控整流电路的研究    9) 三相桥式半控整流电路实验  10) 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验     11) 单相交流调压电路实验     12) 三相交流调压电路实验 2、全控型电力电子器件实验 1）电力晶体管（GTR）驱动电路的研究 2）电力晶体管（GTR）的特性研究 3）功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研究 4）功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数测量 5）绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研究 3、全控型器件典型线路实验 1）直流斩波电路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六种电路）的性能研究 2) 单相交直交变频电路的性能研究 4、直流电机调速实验 1）晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验(SCR) 2）晶闸管直流调速系统主要单元的调试(SCR) 3）单闭环(电压单闭环、转速单闭环、电流单闭环)不可逆直流调速系统实验(SCR) 5、交流电机调速系统实验 1）双闭环三相异步电机调压调速系统实验(SCR) 2）双闭环三相异步电机串极调速系统实验(SCR) 6、电气控制基础实训 转换开关与电压表连接测量三相电压； 电力综合显示仪表的使用； 三相异步电动机直接起动、停车的控制电路连接； 接触器联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接； 按钮联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接； 按钮、接触器联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接； 万能转换开关控制三相异步电动机的正反转； 三相交流异步电动机Y-△（手动切换）启动控制电路的连接； 三相交流异步电动机Y-△（时间继电器切换）启动控制电路的连接； 定子绕组串联电阻启动控制电路的连接； 三相交流异步电动机能耗制动控制电路的连接； 三相交流异步电动机反接制动控制电路的连接； 多台（3台及以下）电动机的顺序控制电路的连接 电动机的往返行程控制电路的连接； 7、PLC、变频实训项目 变变频器面板功能参数设置和操作实训； 变频器对电机点动控制、启停控制； 电机转速多段控制； 工频、变频切换控制； 基于模拟量控制的电机开环调速； 基于面板操作的电机开环调速； 变频器的保护和报警功能实训； 基于PLC的变频器开环调速； PLC控制电机顺序启动； PLC控制三相异步电动机Y-△启动电路； 四、产品技术功能 1、设备安全保护功能 1）设备的人身安全保护 ◆ 三相隔离变压器的浮地保护,将实验用电与电网完全隔离，对人身安全起到有效的保护作用； ◆ 三相电源输入端设有电流型漏电保护器，设备的漏电流大于30mA即可断开开关，符合国家标准对低压电器安全的要求； ◆ 强电实验导线采用全塑封闭型手枪式导线，避免学生触摸到金属部分而引起的双手带电操作触电的可能。 2）设备的安全保护体系 ◆ 三相交流电源输出设有电子线路及保险丝双重过流及短路保护功能 ◆ 晶闸管的门阴极和各触发电路的观察孔设有高压保护功能，避免学生误接线； ◆ 实验台采用三种实验导线，相互间不能互插，强电采用全塑型封闭安全实验导线，弱电采用金属裸露实验导线，观察孔采用2＃实验导线，避免了学生误操作将强电接到弱点的可能； 2、产品的结构要求 1）要求装置由控制屏、实验电源、测量仪表、实验桌、实验模块、实验电机和实验导线等组成。实验电源、各种测量仪表必须固定安装在控制屏中。要求各挂箱的面板采用凹字烂板印刷工艺。 2）实验桌采用铁质喷塑结构，桌面为高强度密度板，桌子下面设有储藏柜，可放置的实验箱、导线和工具等。 3、产品基本配置技术要求 1）低压电源及仪表：提供指针式电压表一只（450V⊥1.5级）。提供交直流电压表和电流表各2只，四位半高精度仪表，是具有6位数码管显示，8个指示灯，交直流测量功能切换；手自量程切换功能；具有RS485通讯、继电器输出、上限限报警、4~20mA变送器输出功能；配有锁存按键；交直流电压表信号输入范围： AC/DC2V ， AC/DC20V ， AC/DC200 ， AC/DC500V 。交直流电流表信号输入范围： AC/DC20mA ， AC/DC200mA， AC/DC2000mA， AC/DC5A 。提供速度变换器，给定，零速封锁器；提供±15V/1A直流稳压电源。 2）交/直流电源：通过开关切换分别输出三相200V和240V交流电源，给直流调速和交流调速提供实验电源，带过流保护。该电源经过电流型漏电器、三相隔离变压器等安全保护措施后供实验用电。提供230V/0.5A直流励磁电源，带电源指示、过流保护功能。 3）三相可调电阻：提供900W/0.41A与电阻180W/1.3A串联的三组可调电阻负载，供发电机负载电阻和其它实验阻性负载。 4）平波电抗器及阻容吸收：提供直流调速实验中需要的平波电抗器及RC滤波，平波电抗器提供100-200-500-700mH/1.2A，一只。 5）三相变压器：该三相变压器可作为串级调速系统和有源逆变线路中的逆变变压器。(初级380V/1.1A*3相；次级88V/115V/139V/3A*3相) 6）触发电路：配有单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路、TCA785集成触发电路共五个触发电路实验。使学生能够直观的了解各种触发电路的工作原理，与对应的晶闸管连接，完成单相半波整流和单相全桥整流电路实验。 7）三相触发及主回路：采用插板结构，与底板配合，组成三相相控脉冲触发电路，输出的双窄脉冲均匀、一致、干净，脉冲移相范围最高可达170°，设有三相同步信号、三相锯齿波信号、六路移相触发脉冲等的观测孔，设有外接模拟量控制端口“Uct”输入0~Uctmax，可对三相触发脉冲的移相角进行连续调整，设有两组六路触发脉冲功放电路用于外接的控制端口“Ublr”、和”Ublf”， 晶闸管主电路：配置12块晶闸管插板，插板采用快速插入方式，每块插板上设有过流、过压保护电路。，晶闸管参数为5A/1000V，金属封装，插板分别形成正、反桥两组三相桥，正、反桥晶闸管设有触发信号接入口，设有六路钮子开关，用于控制每一路触发脉冲的“通、断”，模拟整流主电路功率器件的触发脉冲丢失、逆变电路逆变颠覆等故障情况，设有带镜面精密指针式直流电压表±300V，精度1.0级带镜面直流电流表±2A，精度1.0级各一只，设有带中心抽头方式平波电抗器一组(为50mH、100mH、200MH、700MH,在通过交流电流小于1.5A状态下，感抗值保持线性)，RC滤波12路。 8）功率器件特性与驱动电路：该实验箱可对SCR、MOSFET、IGBT、GTO、GTR电力电子器件，可测定其特性曲线、提供压敏电阻(作为过压保护元件，内部已连成三角形接法)、二极管。 9）直流斩波电路：由DC电源、PWM波形发生器、直流斩波电路（Buck和Boost）和完成六种斩波电路的元件组成。DC电源：+15V/0.5A，带保险丝过流保护；PWM波形发生器：产生频率10KHz占空比5%-70%连续可调的脉冲信号输出；直流斩波电路：提供了Buck和Boost两种直流斩波电路,供学生完成验证性实验。六种斩波电路：模块中的功率场效应晶体管、电感、电阻、二极管、电容等元件与直流电源和PWM波形发生器连接，可完成Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六种斩波电路实验。 11）可调电阻、电容箱：提供耐压AC63V的可调电容三组，调节范围为0.1～11.37µF，0～999kΩ十进制可调电阻两组；供电流调节器，速度调节器反馈回路使用，可灵活改变调节器的放大倍数及积分时间。 12）单相调压与可调负载：配置了一只0～250V/0.5kVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～180Ω/1.3A(串联)或0～45Ω/2.6A(并联)瓷盘可调电阻，为相应的实验提供一个可调的阻性负载。 13）芯式变压器与不控整流：配置三相芯式变压器一个(该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/36.7V)，用于三相桥式全控12脉动整流电路实验；还设有三相不可控整流电路用来产生直流电源。 14）半桥型开关稳压电源：提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路中的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525，采用恒频脉宽调制控制方案。可完成“开关电路在开环与闭环下负载特性的测试”以及“电源电压波动对输出的影响”等实验内容。 15）一体化晶闸管插板：晶闸管插板即插即用，快速插入方式，每块插板上设有过流、过压保护电路。 16）电机调速控制实验(I)：配置以下模块：电流反馈与过流保护(FBC+FA)、给定器(G)、转速变换器(FBS)、反号器(AR)、电压隔离器(TVD)、调节器I和调节器II。其中调节器I和调节器II的反馈电阻、电容均外接(从控制屏上获得)，实验时可以灵活改变系统的参数，观测不同的参数对系统稳定性及相应时间等影响；更可以让学生从调速系统的各种参数(如电机的机电时间常数等)出发对调节器的放大倍数及积分时间的参数分别设计，同时进行实际结果的验证，从而完成设计性实验。 17）线绕式异步电机转子专用箱：配置3只线绕式异步电动机转子专用电阻（用于线绕式异步电动机起动与调速等实训）。 18）多功能测速仪：设有五位数显转速表，显示当前转速；具有电压反馈信号；同时设有光电编码信号输出，包括A、B两个通道；能够完成各种速度开/闭环及定位控制；配有位机软件，基于设备常用的RS485通信接口。 19）电机配置：直流发电机：200V、1.1A、220W、1600r/min 直流并励电动机：220V、1.1A、185W、1600r/min 三相线绕式异步电动机：220V/Y、0.6A、120W、1380r/min PLC模块：装置选用西门子1200大众型可编程控制器CPU 1214C,集成14输入/10输出,集成2AI；2M 的数据存储，带 1 个PROFINET 接口； 21）变频器：选用西门子V20 工业矢量变频器、额定功率 0.37Kw，带 BOP 面板及PROFINET接口。 22）实验导线技术 实验连接导线采用高可靠全封闭手枪插型式，内部为无氧铜抽丝而成发丝般细的128股线，质地柔软，护套用粗线径、防硬化化学制品制成，插头采用实芯铜质件。 四、机电综合三维虚实仿真软件 软件采用理实虚结合三维仿真软件能够进行虚拟对象加真实PLC编程结合控制实验，实现对象的虚拟化，编程的实际化模式，运行环境支持Windows10以上版本；通过鼠标的控制，实现场景模型的放大、缩小、旋转、移动；系统画面清晰，能够进行模拟运行PLC实验，也可以进行虚实结合实验（与真实PLC数据连接），场景类型至少包含1、多自由度机械手、自动循环供料、机械自动冲压、物料输送分拣、码垛堆积控制、自动仓储控制。 工业场景通用功能说明： （1）信号指示区：集成设备控制的传感器信号，直观的反馈设备运行动作信号。 （2）模型展示区：提供自动化模型，配合PLC控制，实现自动化运行。 （3）操作区：提供多种规格按钮，实现对设备的控制；启动、停止、复位，脱机仿真时，实现自动化设备的启停控制和复位出厂设置控制；联机仿真时，提供三个信号给PLC，由PLC根据程序自行确定控制流程。 （4）脱机仿真：不用连接PLC，自动化设备按固定的流程模拟运行，可以根据任务要求或者模拟运行流程，自行编写PLC程序，实现PLC编程的在线仿真控制。 （5）在线仿真：在网络区输入PLC的IP地址和端口号，连接成功后，显示“已连接”，通过PLC在线编程控制自动化模型动作，实现PLC编程的虚拟控制训练。 电工三维仿真系统内容丰富，包含常见的基础数字量模拟控制，也包含常见机电一体化的虚实仿真实训内容，包含维修电工实训内容主要包含常见电机控制及开关控制电路的原理学习，继电器、交流接触器、时间继电器、信号继电器、自复位按钮、自锁按钮、日光灯实验、机床线路实验等。其中软件具有仪器仪表结构展示、原理演示、接线操作、运行演示等3D功能，可直观了解各种典型仪器仪表的特点和外观。采用开放的资源导入设计方式，除了已经固化在软件中的实训内容，后期还可以根据学校需求添加仪器仪表库。系统使用3D虚拟仿真技术，通过鼠标可以实现在虚拟场景中的漫游和对仪器仪表模型的动态控制，从而达到360度无死角观察器件外观细节的效果。 与本次提供的电力电子实验模块配套，虚拟软件中的三维设备与实际设备一致，学生可以通过虚拟环境做真实实验的数据和操作方式，软件由虚拟仿真学习和虚实结合仿真学习系统两部分组成。仿真平台模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境；虚拟实验教学管理系统提供全方位的虚拟实验教学辅助功能，实验前的原理学习、典型实验库的维护、实验过程的指导等功能，为实验教学环境提供服务并开展应用。 软件虚拟仿真部分主要包括：电力电子及电子元器件的学习机认识、仪器仪表的使用规范及学习认识、电力电子实验箱仿真实验、数字电路的虚拟仿真实验、模拟电路虚拟仿真实验。 器件认识及学习：主要包含电力电子、电阻、电容、二极管、三极管等常见模拟电路和数字电路、电路原理中用的四大件。其中软件具有器件结构展示、原理演示、接线操作、运行演示等3D功能，可直观了解各种典型元器件的特点和外观。采用开放的资源导入设计方式，除了已经固化在软件中的实训内容，学生还可将制作的Solidwoks三维库零件及其他格式素材添加到此软件资源库，后期还可以根据学校需求添加器件库。系统使用3D虚拟仿真技术，通过鼠标可以实现在虚拟场景中的漫游和对器件模型的动态控制，从而达到360度无死角观察器件外观细节的效果。软件内容包含实验台操作说明、实验台及模块3D虚拟模型、元器件介绍、仪器使用、电路接线与运行等仿真内容；器件与实验台中仪器及元器件型号一样，能够配套使用于各实验单元的三维仿真实验。    

本发明公开了一种锂空气电池，该锂空气电池包括空气正极、 锂负极以及填充在空气正极与锂负极之间的有机电解液，该有机电解 液中包含非质子有机溶剂、锂盐和可溶性催化剂，其中可溶性催化剂 可选择为酞菁过渡金属化合物及其衍生物，例如酞菁铁、以及羧基化 或磺酸化的酞菁铁等。本发明还公开了相应的锂空气电池用电解液。 通过本发明，能够为锂空气电池内部提供一种溶液相的催化体系，这 样即便有大量固体的氧化锂或过氧化锂形成在空气正极的表面，仍然 能够保证催化剂与反应物之间形成良好的接触，相应地，可以使得锂 空气电池的充电电压降低、放电电压升高，与此同时还能提高电池倍 率性能、增加容量，并改善循环性能。

本发明提供一种锂离子/钠离子二次电池用负极活性材料、负极 及电池，属于电化学及电池技术领域，负极活性材料包括磷锗化合物， 或/和所述磷锗化合物与单质 P 或/和单质 Ge 所形成的第一复合物，或 /和所述磷锗化合物与导电组元所形成的第二复合物；或/和所述第一复 合物与导电组元所形成的第三复合物。本发明提供的负极包括如上所 述负极活性材料。本发明负极具有比容量高、首次库仑效率高、充放 电电压平台差别小、大电流充放电性能

锂离子电池负极材料主要包括天然石墨、人造石墨、焦碳和碳纤维等。作为电极材 料的活性物质，对碳材料的要求有许多方面：如放电比容量、颗粒大小和比表面积、电 极极化性能、充放电稳定性等。目前国内外有许多研究单位在探索新的制备工艺来改善 电极性能。 采用常压干燥技术，成功地制备了碳气凝胶材料，通过控制制备条件，实现了碳气 凝胶材料微结构人为裁剪与控制。这些新型储能器件具有重量轻、体能密度高、无污染 等优点，是新一代绿色能源材料。多孔碳电极用于锂电池将优于枝晶锂电池，传统的电 极充电时枝晶会在阴极上成核，当枝晶越过电极跨度时将造成短路，从而限制了充电次 数。用多孔碳做电极时，锂离子嵌在石墨结构中，防止了锂金属的沉积和枝晶的形成， 而丰富的孔洞可提高电极与电池溶液的接触面积。碳气凝胶是由间苯二酚和甲醛在碱性 催化剂作用下，通过溶胶-凝胶和炭化工艺制备而成的。通过控制水和催化剂的用量， 可以控制其孔洞结构和密度，它的干燥过程也正由管来的超临界干燥向常压干燥发展， 以便降低气制备成本，改善其性能，使其得到更广泛的应用。碳气凝胶也可能成为电池 材料的理想选择。 

该项目涉及一种含新型催化剂的锂空气电池正极及其制备方法。锂空气电池正极材料的质量组成：催化剂为 5-30％，碳材料为 40-80％,粘结剂为 5-30％。催化剂为金属纳米颗粒(20-60nm)高分散在微米级的碳片上的复合材料；所述金属纳米颗粒为钴、镍、铜、锌、锰、铬、钼、钒或钇。碳材料包括乙炔黑、超导炭黑、碳纤维、石墨烯、超导炭黑、科琴黑、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩一种或两种。粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇和丁苯树脂一种或两种以上。本发明的优点是：该催化剂可促进氧的还原，降低充电过电位，在锂空气电池中表现出优异的电催化性能；而且该催化剂工艺简单，采用环保无毒的试剂，在锂空气电池领域有广泛的应用前景。

近日，上海大学材料科学与工程学院教授汪宏斌团队开发的氢燃料电池无人机及无人小车载新型金属氢燃料电池电堆，通过进一步降低动力系统自重提高能效，使其续航时间长达2小时，满足10000平方米空间连续作业，且搭载气瓶充气只需3-5分钟，大大缩短了充电时间。 随着新冠疫情暴发，各地防疫工作迅速展开，无人机以及无人小车广泛应用于短途物资配送、消毒液喷洒、广播宣传、布控监测等多个领域。传统机型多采用锂电池系统作为动力，工作时长短且充电时间长，影响防疫工作效率。相较于锂电池动力系统，氢燃料电池具有清洁环保、能量密度高、充气快、安全等性能优势，能够满足无人机及小车长时间、高强度作业。 目前，汪宏斌团队开发的氢燃料电池无人机及小车搭载消毒装置,已经应用于地方疫情防控工作中，形成了一套以氢燃料电池作为动力系统、高续航、高效率的“陆-空”立体无人防控系统。 浙江省金华市智能制造产业园的企业复工前夕，氢燃料电池无人机在园区内进行了全面消毒作业。此次用于消毒作业的无人机搭载了1.5Kw金属电堆，配置了15kg消毒液，续航里程达2小时。除此之外，无人机还在金华市多个乡镇、街道、社区内进行了广播宣传和消毒作业，大大节省了防疫期间的用人成本，减少了人员聚集带来的疫情传播风险。点击查看原文

1）质子交换膜燃料电池电堆 质子交换膜燃料电池是指一类以质子交换膜作为电解质的燃料电池体系，这种燃料电池也经常被称为固态聚合物燃料电池，电池中包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板，一般将质子交换膜、催化剂层及气体扩散层电极压成一体，并称为膜电极集合体。 研究组目前掌握质子交换膜燃料电池电堆的关键技术，包括各关键材料的结构、特性，并开展了大量研究实验分析环境湿度、工作压力、工作温度、反应气体条件、燃料利用率和空气利用率等对电池电压-电流性能的影响。已有定型产品，具备科技成果的技术转化能力。 2）车用燃料电池系统 用燃料电池做电源驱动汽车是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。具备产业化技术能力。 3）军用燃料电池系统 军事上的应用是燃料电池最主要的也是最适合的市场之一，其最初就是作为宇宙飞船或潜艇使用的数千瓦级能源而开发的。此后,由于各国政府尤其是加拿大、美国和德国对质子交换膜燃料电池用于航空航天和军事领域研究的重视和资助,使得其技术越来越成熟,性能日益提高。 针对军事应用领域的潜艇动力源、通信指挥系统电源、军事备用电源、应急照明电源以及航空航天领域等，研制一款氢能备用电源产品，采用箱柜式机体外壳，内部可根据需要配置单个或多个质子交换膜燃料电池电堆模块，并外置多个固态氢存储装置，满足各种用电需求。

研究团队设计和合成出一种具有开放式结构的剑麻状Co9S8材料，并首次将其作为锂空气电池正极。其开放状结构不仅为反应产物提供了丰富储存空间，有效避免不溶Li2O2对空气电极的堵塞。而且，特殊的开放式结构有利于氧气的俘获与释放，为高效快速电极反应提供保障；其次，Co9S8具有优异的催化活性，有效改善了氧气反应动力学，大幅度提高了电极反应速度；最后，Co9S8且具有良好的氧气亲和性，可以诱导氧气在Co9S8纳米棒表面反应生成过氧化锂，形成优异的Li2O2/电极接触界面，从而有利于充电过程中充分发挥Co9S8的催化效率，促进Li2O2的完全分解。所以，该Co9S8空气电极综合解决了上述三个方面的问题，相应的锂空电池表现出优异的电化学性能。在50 mA g-1的电流密度下，可以获得高达~6875 mAh g-1的放电容量，在控制放电容量为1000 mAh g-1的条件下，可以将充放电过电位降低至0.57 V，优于目前已报道的氧化物基催化剂。

“双高”硫电极复合材料。要实现可超越现有锂离子电池的高比能锂硫电池的商业化应用，不仅需要提高复合正极材料的硫含量（high sulfur content, HSC），还需要有高的硫复合电极的硫载量（high sulfur loading, HSL），形成所谓“双高”电极。研究团队采用模板法构筑了一种新型的准二维多孔蜂窝状Co@N-C材料作为锂硫电池的载硫基体。蜂窝状的结构具有最高的密度、最大的可利用空间以及所需要的材料最少等优势，将这样一种特殊的结构作为锂硫电池的骨架材料，不仅让具有高比表面积的单片蜂窝状实现高含量的硫复合，还可以通过多层蜂窝片的有序堆积实现高的载硫量，同时保持了Co-N的“双催化”、多功能的作用，取得了优异的电化学性能（ACS Nano, 2017,11(11), 11417-11424）。非碳类Co4N基体材料。研究团队首次制备了非碳类介孔Co4N微球作为硫复合电极基体材料，实现了高达95%的载硫量,并取得了优异的电化学性能；同时，该Co4N基体材料对充放电过程中间多硫化物具有更强的亲和性、更快的吸附速度、更高的吸附量，是一种理想的硫复合电极基体材料（ACS Nano, 2017, 11, 6031-6039）。

小型燃料电池的基本要求应是可以室温快速启动、工作温度低、寿命长、比功率和比能量高、燃料和氧化剂便宜易得、易储存和携带（无毒或低毒，或者有毒物无外渗透问题）、且整体体积小等。根据燃料电池的分类及工作原理，只有低醇类质子交换膜燃料电池最接近这一要求。但质子交换膜燃料电池商品化必须解决成本和燃料两大问题。据报，目前质子交换膜燃料电池成本已降至每千瓦数百美元，通过批量生产和提高技术水平，还有可能进一步降低成本。最理想的燃料是纯氢，但储氢材料及其安全性仍是极大困难。含一个碳的甲醇（CH3OH）在催化剂的作用下部分氧化、并经净化制富氢，是一个理想的替代氢源，而且原有的加油系统可以共用。但甲醇蒸汽有毒（会造成眼睛失明）且甲醇易渗透污染地下水，因此，直接甲醇燃料电池必须很好地解决密封和环保处理问题。而这一困难，对于间接甲醇燃料电池就比较容易解决。所谓间接甲醇燃料电池，就是将燃料系统分开，先用甲醇催化氧化制出富氢，而后再进入电池作为燃料。