直接碳燃料電池（DirectCarbONFuelCell，DCFC）是一種以碳及其衍生物為燃料的燃料電池，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好（無(wú)SOx和NOx排放，無(wú)噪音污染）、燃料適應(yīng)性廣等突出優(yōu)點(diǎn)，是具有廣闊應(yīng)用前景的燃料電池。
直接碳燃料電池的原理
直接碳燃料電池（directcarbonfuelcell，DCFC）是將碳的化學(xué)能通過(guò)碳的電化學(xué)氧化過(guò)程直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，無(wú)需氣化過(guò)程。這種技術(shù)的效率比目前的煤電廠高兩倍，其燃料可包括煤、焦炭、焦油、氣體碳和生物碳等。
由于DCFC總反應(yīng)：
C+O2=CO2
因此，DCFC的理論能量轉(zhuǎn)換效率甚至略微超過(guò)100％。DCFC要達(dá)到一個(gè)高的能量效率需要一個(gè)高的操作溫度，它的兩種高溫操作方法是：（1）熔融電解質(zhì)燃料電池，其運(yùn)行溫度為400～750℃；（2）SOFC，其運(yùn)行溫度為700～1000℃。
直接碳燃料電池的優(yōu)點(diǎn)
?。?）DCFC的能量轉(zhuǎn)化效率高，其理論效率達(dá)100%以上。燃料電池的理論效率為燃料中的吉布斯自由能ΔG與燃料所蘊(yùn)含的化學(xué)能（焓）ΔH之比。
?。?）DCFC的燃料利用率可達(dá)100%。電池反應(yīng)過(guò)程中，由于反應(yīng)物固體碳和氣態(tài)產(chǎn)物以單獨(dú)的純相存在，因此它們的化學(xué)勢(shì)（活度）不變，不會(huì)隨著燃料的轉(zhuǎn)換程度和在電池內(nèi)部的位置而改變。這一特點(diǎn)將使得所有加入的燃料可一次性完全轉(zhuǎn)化掉，即利用率可達(dá)100%，而且在碳的全部轉(zhuǎn)化過(guò)程中電池的理論電壓能夠保證恒定在1.02V。傳統(tǒng)燃料電池，其燃料一次循環(huán)只能部分轉(zhuǎn)化到一定程度，否則隨燃料分壓降低，電池電壓下降，因此傳統(tǒng)燃料電池需要對(duì)燃料進(jìn)行反復(fù)循環(huán)，以保持燃料分壓。
（3）DCFC的污染排放少，可實(shí)現(xiàn)溫室氣體的減排。從化學(xué)反應(yīng)角度上，DCFC發(fā)電和火電站的直接燃煤發(fā)電都是利用煤炭的完全燃燒反應(yīng)，但是由于發(fā)電原理的不同，DCFC發(fā)電所釋放的污染物，如CO2，SOx，NOx，粉塵等，要遠(yuǎn)小于直接燃煤發(fā)電。
?。?）DCFC的碳燃料資源豐富、廉價(jià)?？梢詮拿骸⑹徒?、生物物質(zhì)（如谷殼、果殼、秸稈、草）甚至有機(jī)垃圾中獲得。通過(guò)熱解技術(shù)將以上物質(zhì)制備成DCFC的顆粒碳，同時(shí)副產(chǎn)的氫氣可用于氫氧燃料電池。因此通過(guò)將直接碳燃料電池和其他燃料電池聯(lián)合運(yùn)用，可最大限度實(shí)現(xiàn)潔凈高效地利用豐富廉價(jià)的煤等含碳固體燃料。
（5）DCFC的固體碳燃料能量密度大，儲(chǔ)存、運(yùn)輸很方便。
（6）DCFC的結(jié)構(gòu)可模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際情況，可以經(jīng)濟(jì)方便地調(diào)整規(guī)模，另外作為固定電站不像燃煤熱電站那樣需要大量水。這些特點(diǎn)使得DCFC特別適于建設(shè)坑口電站，變輸煤為輸電，從而可降低煤在運(yùn)輸中造成的污染并節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用。