特點

無污染

       燃料電池對環(huán)境無污染。它是通過電化學反應，而不是采用燃燒（汽、柴油）或儲能（蓄電池）方式－－最典型的傳統(tǒng)后備電源方案。燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池只會產生水和熱。如果氫是通過可再生能源產生的（光伏電池板、風能發(fā)電等），整個循環(huán)就是徹底的不產生有害物質排放的過程。

無噪聲

       燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內安裝，或是在室外對噪聲有限制的地方。

高效率

       燃料電池的發(fā)電效率可以達到50%以上，這是由燃料電池的轉換性質決定的，直接將化學能轉換為電能，不需要經過熱能和機械能（發(fā)電機）的中間變換。

區(qū)別

       干電池、蓄電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來，需要時再釋放出來；而氫燃料電池嚴格地說是一種發(fā)電裝置，像發(fā)電廠一樣，是把化學能直接轉化為電能的電化學發(fā)電裝置。另外，氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成，這是氫燃料電池的一項關鍵技術，它不僅要為氣體和電解質提供較大的接觸面，還要對電池的化學反應起催化作用。

應用領域

航天領域

       20世紀60年代，氫燃料電池就已經成功地應用于航天領域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進的制氫技術，很快，氫燃料電池就被運用于發(fā)電和汽車。

       大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發(fā)出的電送往電網，由電網輸送給用戶。但由于各用電戶的負荷不同，電網有時呈現(xiàn)為高峰，有時則呈現(xiàn)為低谷，這就會導致停電或電壓不穩(wěn)。另外，傳統(tǒng)的火力發(fā)電站的燃燒能量大約有70%要消耗在鍋爐和汽輪發(fā)電機這些龐大的設備上，燃燒時還會消耗大量的能源和排放大量的有害物質。而使用氫燃料電池發(fā)電，是將燃料的化學能直接轉換為電能，不需要進行燃燒，能量轉換率可達60%～80%，而且污染少、噪音小，裝置可大可小，非常靈活。

       氫的化學特性活躍，它可同許多金屬或合金化合。某些金屬或合金吸收氫之后，形成一種金屬氫化物，其中有些金屬氫化物的氫含量很高，甚至高于液氫的密度，而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會分解，并把所吸收的氫釋放出來，這就構成了一種良好的貯氫材料。

汽車應用

       20輛中國自主研制的氫燃料電池轎車在同濟大學新能源汽車工程中心舉行赴京發(fā)車儀式，它們將在奧運會中投入運營。這20輛氫燃料電池轎車是基于大眾帕薩特領馭車型，通過改制和集成最新一代燃料電池轎車動力系統(tǒng)平臺而成功研發(fā)出來的。它們以氫氣為能源，經氫氧化學反應生成水，真正實現(xiàn)零污染。氫燃料電池轎車加一次氫可跑300多公里，時速達每小時140~150公里。氫燃料電池轎車比同類型內燃機車重200多公斤，貴5倍以上。

       氫燃料電池車的工作原理是：將氫氣送到燃料電池的陽極板（負極），經過催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子（質子）穿過質子交換膜，到達燃料電池陰極板（正極），而電子是不能通過質子交換膜的，這個電子，只能經外部電路，到達燃料電池陰極板，從而在外電路中產生電流。電子到達陰極板后，與氧原子和氫離子重新結合為水。由于供應給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應氫，給陰極板供應空氣，并及時把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。燃料電池發(fā)出的電，經逆變器、控制器等裝置，給電動機供電，再經傳動系統(tǒng)、驅動橋等帶動車輪轉動，就可使車輛在路上行駛。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達60~80%，為內燃機的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，它本身工作不產生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的車，氫燃料是完美的汽車能源！

       氫燃料電池車的優(yōu)勢毋庸置疑，劣勢也是顯而易見。隨著科技的進步，曾經困擾氫燃料電池發(fā)展的諸如安全性、氫燃料的貯存技術等問題已經逐步攻克并不斷完善，然而成本問題依然是阻礙氫燃料電池車發(fā)展的最大瓶頸。氫燃料電池的成本是普通汽油機的100倍，這個價格是市場所難以承受的。

       據(jù)悉，這批氫燃料電池車，最大輸出功率高達60千瓦，燃料消耗僅為每百公里1.2公斤氫氣，大約相當于4升93號汽油。

       英國政府將大力發(fā)展氫燃料電池汽車，計劃在2030年之前使英國氫燃料電池車保有量達到160萬輛，并在2050年之前使其市場占有率達到30%-50%。政府將從2015年起實現(xiàn)氫燃料電池汽車本土化生產，并自行研發(fā)相關技術，另外還將建設氫燃料補給站。

       目前豐田汽車公司已經將燃料電池的成本大幅降低,整車價格控制在6.9萬美元(40萬人民幣),可提供100KW動力輸出,續(xù)航能力達到700公里.并將在北美和日本本土上市,上市時間為2015年上半年.[4]

飛機應用

       工作原理

       燃料電池（FuelCell），是一種發(fā)電裝置，但不像一般非充電電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續(xù)充電，燃料電池正如其名，是繼續(xù)添加燃料以維持其電力，所需的燃料是“氫”，其之所以被歸類為新能源，原因就在此。燃料電池的運作原理（如圖1），也就是電池含有陰陽兩個電極，分別充滿電解液，而兩個電極間則為具有滲透性的薄膜所構成。氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣（或空氣）則由陰極進入燃料電池。經由催化劑的作用，使得陽極的氫分子分解成兩個質子（proton）與兩個電子（electron），其中質子被氧‘吸引"到薄膜的另一邊，電子則經由外電路形成電流后，到達陰極。在陰極催化劑之作用下，質子、氧及電子，發(fā)生反應形成水分子，因此水可說是燃料電池唯一的排放物。燃料電池所使用的“氫”燃料可以來自于水的電解所產生的氫氣及任何的碳氫化合物，例如天然氣、甲醇、乙醇（酒精）、沼氣等等。由于燃料電池是經由利用氫及氧的化學反應，產生電流及水，不但完全無污染，也避免了傳統(tǒng)電池充電耗時的問題，是目前最具發(fā)展前景的新能源方式，如能普及并應用在車輛及其他高污染之發(fā)電工具上，將能顯著減輕空氣污染及溫室效應。

       時速百公里

       波音公司于2008年4月3日成功試飛氫燃料電池為動力源的一架小型飛機。波音公司稱這在世界航空史上尚屬首次，預示航空工業(yè)未來更加環(huán)保。但波音承認，這一技術不太可能為大型客機提供主要動力。

       波音公司于2008年2月至3月3次在西班牙奧卡尼亞鎮(zhèn)進行試飛氫燃料電池飛機，成功試飛具有歷史意義。小型飛機起飛及爬升過程使用傳統(tǒng)電池與氫燃料電池提供的混合電力。爬升至海拔1000米巡航高度后，飛機切斷傳統(tǒng)電池電源，只靠氫燃料電池提供動力。飛機在1000米高空飛行了約20分鐘，時速約100公里。這一技術對波音公司意義重大，也讓航空工業(yè)的未來“充滿綠色希望”。

       小型飛機由奧地利“鉆石”（Diamond）雙座螺旋槳動力滑翔機改裝而成，飛機內安裝了質子交換膜燃料電池和鋰離子電池。小型飛機翼展16.3米，機身長6.5米，重約800公斤，可容納兩人。試飛過程中，機上只有飛行員一人。

       在機艙內，傳統(tǒng)電池安放于唯一的乘客座位上，飛行員背后有一個類似潛水員使用的氧氣罐。波音公司說，這架飛機連續(xù)飛行時間最長45分鐘，“不會產生任何噪音”。氫燃料電池通過氫轉化為水的過程產生電流，不產生溫室氣體。除熱量外，水蒸氣是氫燃料電池產生的唯一副產品。

       波音的氫燃料電池飛機帶來技術突破，但“波音（歐洲）研究與技術”部稱，。這一技術可能為大型飛機提供輔助動力，但這需要技術突破。

       技術局限性

       在燃料價格上漲、環(huán)境污染與全球變暖的情況下，對更清潔、更安全、效率更高的交通工具的需求快速增長。

       波音的氫燃料電池飛機帶來技術突破，但波音（歐洲）研究與技術部負責人埃斯卡蒂說，氫燃料電池可以為小型飛機提供飛行動力，但不能為大型客機提供主要動力。

       波音公司負責試飛工作的工程師涅韋斯·拉佩納說，這一技術可能為大型飛機提供輔助動力，但這需要技術突破。波音公司說，將繼續(xù)開發(fā)氫燃料電池的潛力，以改善環(huán)境。

       國際能源機構說，推廣使用氫氣和氫燃料電池，可減少石油、天然氣、煤炭這三種可產生溫室氣體的能源消耗。

發(fā)展現(xiàn)狀

       據(jù)儲能國際峰會獲悉，作為真正意義上“零排放”的清潔能源，氫燃料電池在發(fā)達國家的應用正在提速。日本將于2015年前建成100座加氫站，已建成13座，歐盟在近期通過了增加燃料電池巴士項目；現(xiàn)代汽車ix35燃料電池車批產型號已于2012年3月下線，并計劃2015年起大批量生產。這表明燃料電池已從實驗室真正走向產業(yè)化，與鋰電池相比，它更具有零污染優(yōu)勢。

       美國能源部在對外表示，韓國汽車制造商現(xiàn)代汽車、德國汽車制造商奔馳、日本車企日產汽車和豐田汽車已經與該部門達成了協(xié)議，將準備推出首輪氫動力汽車。這一公共部門與私人企業(yè)合作模式將會把關注的重點放在氫能源基礎設施的構建上，且將會把這個命名為H2USA。

       韓國現(xiàn)代汽車在蔚山工廠舉行了氫燃料電池電動車量產儀式，從本月末起將正式生產途勝ix氫燃料電池電動車。

       在歐洲層面上，荷蘭、丹麥、瑞典、法國、英國與德國六國已經達成共同開發(fā)推廣氫能源汽車的協(xié)議，各國將一同建設一個歐洲氫氣設施網絡，并協(xié)調能源傳輸。

       英國政府提出，將大力發(fā)展氫燃料電池汽車，其計劃2030年之前英國氫燃料電池車保有量達到160萬輛，并在2050年之前使其市場占有率達到30%-50%。

       我國首輛氫燃料電池電動機車歷時四年終于研制成功，可以用于工業(yè)領域，比如礦山牽引車。另外，08年奧運會期間我國自主研制的20輛氫燃料電池轎車投入運營，為首批獲得國家上路許可證的燃料電池汽車，同濟大學參與研制。

       2010年6月30日，山東東岳集團向全世界宣告，中國自主研發(fā)的氯堿用全氟離子膜、燃料電池膜實現(xiàn)國產化。歷經8年科研攻關，打破了美國、日本長期對該項技術的壟斷。與此同時，“東岳”完成的用于制造燃料電池核心材料磺酸樹脂離子膜的年產500噸的生產裝置已經建成投產，解決了氫燃料電池生產的重大瓶頸，中國由此成為世界上第二個擁有該項技術和產業(yè)化能力的國家。

       日本電子零件商羅姆與AquaFairy和京都大學聯(lián)合研發(fā)的“高能氫燃料電池”，預定將于明年春季正式上市。這種新型電池是通過氫化鈣和水之間發(fā)生的化學反應產生電力，一塊體積不到3立方厘米的燃料電池可以產生5瓦時的電力?？蓮V泛用于包括智能手機在內的多種電子設備，或是在緊急情況下提供后備電力供應。

       新催化劑讓燃料電池成本大降

       2022年4月25日消息，英國倫敦帝國理工學院開發(fā)出一種氫燃料電池，它使用的催化劑由鐵而非稀有昂貴的鉑制成，降低了氫燃料電池的成本。

       2022年12月，中石化茂名石化氫燃料電池供氫裝置產出合格的99.999%高純氫。該項目日產氫能力達6400公斤，每年可向社會供應高純氫2100噸。

與鋰電池區(qū)別

       氫燃料電池與鋰電池在多個方面存在顯著區(qū)別，以下是對這兩種電池技術的詳細比較：

一、工作原理

       氫燃料電池：采用氫氣和氧氣之間的氧化還原反應來生成電能。氫氣在陽極與電解質反應，釋放出電子并通過外部負載到達陰極，與氧氣結合生成水。這一過程中，化學能直接轉化為電能，具有高效率、零排放的特點。

       鋰電池：依賴于鋰離子在正極和負極之間的遷移來實現(xiàn)電能轉換。充電時，鋰原子在正極產生鋰離子和電子，鋰離子經電解質移動到負極并與電子結合；放電時，鋰離子從負極釋放并移動回正極，釋放能量供電。

二、能量密度

       氫燃料電池：雖然相對于鋰電池而言，氫燃料電池的能量密度較低，但相對于傳統(tǒng)化石燃料仍具備優(yōu)勢。目前氫燃料電池的能量密度能達到較高水平，但受限于氫氣的儲存和運輸條件。

       鋰電池：具有較高的能量密度，是目前商業(yè)化應用最廣泛的電池技術之一。例如，商業(yè)化的鋰電池能量密度可達到180-260 Wh/kg，使得鋰電池在移動設備、電動汽車等領域得到廣泛應用。

三、充電/加氫時間

       氫燃料電池：加氫時間非?？欤ǔＴ?-5分鐘內可以完成，與傳統(tǒng)燃油車的加油時間相當。

       鋰電池：充電時間依賴于電池容量和充電器的輸出功率，通常在3到8小時之間。快速充電技術可以縮短充電時間，但可能會對電池壽命產生負面影響。 

四、可再生性與環(huán)保性

       氫燃料電池：氫氣作為燃料，其燃燒產物僅為水，對環(huán)境無污染。此外，氫氣可通過可再生能源（如太陽能、風能）進行電解水制取，具有可再生性。

       鋰電池：依賴于有限的鋰資源，其開采和回收過程可能對環(huán)境產生影響。盡管鋰電池的生產和處置需要嚴格的環(huán)境管理措施，但其環(huán)保性仍受到鋰資源有限性的制約。

五、成本與基礎設施

       氫燃料電池：目前面臨高昂的成本問題，包括氫氣產生、儲存和供應方面的費用。此外，氫燃料電池需要大規(guī)模的加氫基礎設施支持。 

       鋰電池：作為成熟技術，鋰電池的成本相對較低且已經規(guī)?；a。同時，鋰電池依賴于廣泛的充電網絡支持，這一基礎設施在全球范圍內已較為完善。

六、安全性

       氫燃料電池和鋰電池在安全性方面都有嚴格的標準和測試。氫燃料電池的安全隱患主要來自于氫氣的泄露與控制（物理層面），而鋰電池的安全隱患則主要來自于不易控制的鏈式反應（化學層面）。

       綜上所述，氫燃料電池與鋰電池在工作原理、能量密度、充電/加氫時間、可再生性與環(huán)保性、成本與基礎設施以及安全性等方面存在顯著差異。選擇哪種電池技術取決于具體的應用需求、成本考慮、環(huán)保要求以及基礎設施的可用性。未來隨著技術的不斷進步和成本的降低，這兩種電池技術有望在清潔能源領域發(fā)揮更加重要的作用。