堿性燃料電池（AFC），也稱為培根燃料電池，以其英國發明者弗朗西斯·托馬斯·培根（FrancisThomasBacon）的名字命名，是最發達的燃料電池技術之一。堿性燃料電池消耗氫氣和純氧，以產生飲用水、熱量和電力。它們是最高效的燃料電池之一，有可能達到70%。自1960年代中期以來，NASA在阿波羅系列任務和航天飛機上一直使用堿性燃料電池。

產生氫氧根離子。凈反應在產生兩個水分子時消耗了一個氧分子和兩個氫分子。電和熱作為該反應的副產物形成。

兩個電極由用堿性水溶液如氫氧化鉀(KOH)飽和的多孔基質隔開。堿性水溶液不排斥二氧化碳(CO2)，因此燃料電池可能會因KOH轉化為碳酸鉀(K2CO3)而中毒。正因為如此，堿性燃料電池通常使用純氧或至少凈化過的空氣運行，并將在設計中加入“洗滌器”以盡可能多地清除二氧化碳。由于氧氣的產生和儲存要求使純氧AFC價格昂貴，因此很少有公司積極開發該技術。然而，研究界對中毒是xxx性的還是可逆的存在一些爭論。中毒的主要機制是用不可逆的K2CO3堵塞陰極中的孔，以及降低電解質的離子電導率，這可以通過將KOH恢復到其原始濃度來逆轉。另一種方法是簡單地更換KOH，將單元返回到其原始輸出。當二氧化碳與電解質反應時形成碳酸鹽。碳酸鹽會沉淀在電極的孔隙上，最終堵塞它們。已經發現，在較高溫度下運行的AFC并沒有表現出性能下降，而在室溫附近，表現出性能顯著下降。環境溫度下的碳酸鹽中毒被認為是由于在室溫附近K2CO3的溶解度低，導致K2CO3沉淀堵塞電極孔。此外，這些沉淀劑會逐漸降低電極背襯層的疏水性，從而導致結構退化和電極溢流。碳酸鹽的形成會耗盡電解質中的氫氧根離子，從而降低電解質的電導率，從而降低電池性能。除了這些體積效應之外，由于蒸汽壓的變化和/或電解質體積的變化對水管理的影響也可能是有害的。

由于這種中毒效應，存在兩種主要的AFC變體：靜態電解質和流動電解質。阿波羅航天器和航天飛機中使用的那種靜態或固定的電解質電池通常使用氫氧化鉀飽和的石棉隔板。水的生產是由陽極的蒸發控制的，它產生的純凈水可以回收用于其他用途。這些燃料電池通常使用鉑催化劑來實現xxx的體積效率和比效率。流動電解質設計使用更開放的矩陣，允許電解質在電極之間（平行于電極）或橫向流過電極（ASK型或EloFlux燃料電池）。在平行流電解液設計中，產生的水保留在電解液中，舊的電解液可以換成新鮮的，類似于汽車換油。電極之間需要更多的空間來實現這種流動，這會轉化為電池電阻的增加，與固定電解質設計相比會降低功率輸出。該技術的另一個挑戰是K2CO3對陰極的xxx阻塞問題有多嚴重；一些已發表的報告表明，空中運行時間長達數千小時。EloFlux設計具有電解液橫向流動，具有結構成本低和可更換電解液的優勢，但迄今為止僅使用氧氣進行了演示。電極由雙層結構組成：活性電催化劑層和疏水層。活性層由有機混合物組成，經研磨后在室溫下滾壓形成交聯的自支撐片材。疏水結構防止電解質泄漏到反應氣體流動通道中，并確保氣體擴散到反應部位。然后將這兩層壓在導電金屬網上，燒結完成該過程。堿性燃料電池的其他變體包括金屬氫化物燃料電池和直接硼氫化物燃料電池。

堿性燃料電池在環境溫度和90°C之間運行，其電效率高于使用酸性電解質的燃料電池，例如質子交換膜燃料電池(PEMFC)、固體氧化物燃料電池和磷酸燃料電池。

由于堿性化學，陰極的氧還原反應(ORR)動力學比酸性電池更容易，允許在陽極（燃料被氧化的地方）使用非貴金屬，如鐵、鈷或鎳);由于與高pH值下的電化學反應相關的低過電勢，陰極處使用更便宜的催化劑，例如銀或鐵酞菁。堿性介質還會加速甲醇等燃料的氧化，使其更具吸引力。與酸性燃料電池相比，這導致更少的污染。

堿性燃料電池是制造成本最低的燃料電池。電極所需的催化劑可以是多種不同化學品中的任何一種，與其他類型的燃料電池所需的那些相比，這些化學品便宜。堿性燃料電池的商業前景主要取決于最近開發的該技術的雙極板版本，其性能明顯優于早期的單板版本。世界上xxx艘燃料電池船Hydra使用了凈輸出功率為5kW的AFC系統。最近的另一項發展是固態堿性燃料電池，它利用固體陰離子交換膜代替液體電解質。這解決了中毒問題，并允許開發能夠在更安全的富氫載體（如液體尿素溶液或金屬胺絡合物）上運行的堿性燃料電池。