目前，除单独采用燃料电池发电外，还多采取燃料电池-燃气轮机-汽轮发电机联合运行，组成三合一的燃料电池发电站，从而提高经济性和可靠性。所谓联合运行，就是将用于发电的原燃料先后通过燃料电池、燃气轮机和汽轮发电机的锅炉装置，实现燃料能量的系列转换，三种发电设备同时发电。当燃料电池的燃料利用率为55％时，三种发电装置的功率输出最佳比例为35％、47％、17％。这种联运形式是各国燃料电池应用的重要趋势。
另外，由于燃料电池在工作中还要产生大量热水、热蒸汽，为充分利用这些热能，目前也多采取“热电联用”，这样，能源利用率大为提高，热电综合效率最佳时可达87％。
磷酸型电池效率
回顾燃料电池的发展历程，也是既古老又年轻，既坎坷又迅速。这种先进的发电技术原理，早在19世纪前半叶就由英国科学家格劳勃发明了，但由于技术和经济原因，长期未能应用于实际。
到本世纪60年代，随着航天技术发展的需要，为解决其电源问题而开发应用了这种发电技术，才由美国公司研制成功，随后就首先随阿波罗登月船上了月球。与此同时，1967美国煤气公司还制订了燃料电池民用计划，开始进行研究开发。随后，日本、欧洲一些国家也参与了这项高技术的研究工作。
近20年来，美、日对燃料电池的发展都很重视。投入研究与发展经费大、进展快，效果好。
美国是发展燃料电池最快的国家，到1990年时已有23台燃料电池机组在运行，总装机容量已达11万千瓦。美国发展燃料电池的技术重点是提高燃料利用率，降低燃料电池的生产费用和发电成本，并注重多途径开发技术。
1990年初，美国贝尔实验室采用制造半导体所用的类似技术研制成功了微芯片式燃料电池，它能将混合气体（煤气）做燃料直接转化成电，每公斤煤气可发电1千瓦。这种燃料电池是由一个不到5000亿分之一米厚的可渗透煤气的氧化铝薄膜夹在两个薄铂片之间组成。其优点是重量轻，成本低，充电方便，只需更换煤气胶囊。可取代目前使用的蓄电池和便携式发电器。美国西屋公司已建成磷酸型1500千瓦级的燃料电池电站，现正建造7500千瓦级的新电站。美国还开发成功3千瓦固体燃料电池，正在研制25千瓦级固体电池。
美国能源部最近又研制成功一种陶瓷燃料电池，这种电池是将液体或气体燃料放在两块波纹状陶瓷片里面，使燃料同氧化剂直接进行化学反应获得电能，因而它可不需要一般燃料电池所需的燃料箱。它同其他燃料电池相比，释放的功率高2倍，发电效率已达55％～60％。
日本对燃料电池的开发也比较早，从1961年日本富士电机公司开始研制，到1972年制成10千瓦的碱性电池，1973年又转入磷酸型电池开发，发展也很快。80年代初，日本就将发展燃料电池列入“月光计划”，1986年起在某些地区就已推广燃料电池发电。1991年5月12日，日本东京电力公司在千叶县五井发电厂成功地建成了目前世界上最大功率的磷酸型燃料电池发电装置，输出功率达11万千瓦。发电效率为41％。该燃料电池为磷酸水冷式，属第一代产品。据估算，这套燃料电池组进入实用阶段后，至少可满足5000户民用住宅的电力需求，因此，有人把它视为燃料电池步入商业化的第一步，具有较高开发价值。
1989年日本已建成200千瓦的这类电站，正着手建造4500千瓦级的电站。
第二代燃料电池是熔融碳酸盐燃料电池，也已进入工业试验阶段。日本已在30千瓦级水平上获得了成功。第三代燃料电池是固体电解质燃料电池，日本已在1千瓦级水平上试验成功。1991年末，日本各电力公司和城市燃气公司在大阪组成了磷酸型燃料电池发电技术研究合作社，计划在1991年底前建成功率为5000千瓦和1000千瓦的新型燃料电池，1992年，日、美又决定联合共同研制燃料电池，是以气化煤作燃料的加高压反应的类型，目标是在21世纪初，使30万千瓦级电池达到实用化。
日本政府已在实施一项长期的推进燃料电池计划，要在20世纪90年代初在商业区、医院、体育场所等部门大面积地使用燃料电池；90年代中、后期，在工业企业推广；21世纪初达到全国发电总量的13％，使燃料电池成为未来的重要新能源。目前正在筹建5000千瓦级燃料电池电站，能连续运行8000小时，动力效率为40％，混合热效率80％，预计2005年，日本将有1000万千瓦的燃料电池广泛应用于各个领域。
90年代初，日本还开始研制一种超微型“生物燃料电池”，它的原理同以氢为燃料的电池一样，但它是以人的血液中的葡萄糖为主要燃料的。它的主要用途是为人造胰脏器官提供动力，将其埋藏于病人体内。它可产生的最高电压估计为11伏特，电流强度为01安培。
专家们预测，随着燃料电池发电技术的进一步突破，作为新型电源供应系统，到21世纪中期，有可能取代火力发电，形成强大的燃料电池发电网络，成为重要的二次能源。
开发“第五能源”——节能开源节流
中国有句最常用的成语：开源节流。这句极富深刻辩证哲理的名言用到解决能源问题上，可说是再贴切不过得了。
1973年发生的第一次世界性的能源危机，极大地震憾了全球，人们第一次感受到能源短缺对于各国经济发展的巨大威胁，厉行节约，尽力减少能源消耗已迫在眉睫。人们经过研究，惊奇地发现现有的耗能设备和耗能方式，竟使世界能源总量的50％～70％被白白浪费掉了！
这种形势迫使人们认识到：节能，是与开发煤炭、油气、水力和核能并举以解决能源危机的根本途径。人们自觉不自觉地把节能誉为“第五能源”——它可能比通常任何一种能源会更有效地“增加”能源。
当前，世界又面临新一轮能源危机，新型能源的开发利用尚未成熟。在世纪交替之际，一面抓紧开发新能源，一面厉行节约，尽可能合理使用珍贵的能源，就成了世界性的重大课题。
节能，就是指提高能源效率，即提高有效利用能量与能源总体内含的能量之比。当今世界，这已成为衡量一个国家能源利用好坏的一项综合性指标，也是一个国家科学技术实用水平高低的重要标志，同时又是解决一个国家能源问题的可靠途径。节能的主要目标是提高设备的能量利用率，极力减少余热排放量。
据国际能源机构统计和预测，全球能源消费量1960年至1985年期间增长了125％；今后虽然由于多种因素，将会使能源消费量增长速度有所降低，但在1985年至2020年期间的世界能源消费量仍将增长50％～75％。而同时世界能源生产速度却远不可能同步增长，比如，在1983年时曾估计到2020年时，新能源资源将占6％，但到1990年时预测值减为15％～3％。常规能源的增长速度也不会超过20％。如此大的缺口，如何弥补？
因此，积极有效地开展节能工作，普遍采取开发与节约并重的方针，必将取得重大突破。据专家估计，能源需求量依靠节能可减少25％～30％。世界望学会的一位专家认为，美国在不使公众生活水平下降的情况下，可以节省目前所消耗能源的50％。日本学者认为，到2000年时，日本可以节省能源245％。我国专家也指出，如果从1980年至2000年，我国能使节能量达到95～10亿吨标准煤，单位国民生产总值由每亿元消耗能源1034吨标准煤，下降到611吨标准煤，就能在能源上保证到2000年实现国民经济翻两番的发展目标，或者说，实现经济发展战略目标的真正出路在很大程度上要依靠节能。
随着世界产业结构的调整，高新技术装备的不断涌现，工艺流程的不断改进，“高能耗型”产业结构必须逐步全面向“节能型”、“智能型”和“高增殖型”产业结构转变，耗能少的高技术产业应成为骨干产业，使能源消费模式更趋向科学合理，这已成为全球生产和生活在能源方面的大趋势，经过近些年的努力，世界各国专家们已寻求开发了多种节能技术，其中包括：使用新型高技术装备改进能源消耗方式；降低生产过程的能耗，回收生产过程各阶段所释放的热能；开发多种高效实用的新型能源转变形式，以适应高新技术发展的需求；采用能效高的新生产程序，尽可能使用耗能低的材料和产品；等等。令人欣慰的是这些节能技术已获得了进步，发挥了重要社会经济效益。