來源發展
汽車是人們生活中的重要交通工具，而汽車排放的尾氣又是造成日益嚴重的環境污染的重要原因，為此，人們急需尋找一種代用燃料。科學家經過幾十年的精心研究發現，用氫燃料電池作汽車動力無污染環境的有害成份。因此，使用氫燃料電池的汽車才是名副其實的“綠色燃料”汽車。據報道，在冰島政府的支持下，戴姆勒—克萊斯勒公司和殼牌公司1999年初公布了把這個島國變為世界上第一個“氫經濟”的國家計劃——最終用無污染的氫能源取代所有小轎車、公共汽車上使用的柴油和汽油。目前，德國已經陸續推出了各種燃氫汽車。
過去，人們總以為氫氣是一種化學元素，很少把它作為能源來看待。自從出現了火箭和氫彈之後，氫氣又變成了航天和核武器的重要材料，現在又将其制成氫燃料電池，為人們提供電能。
發電原理
氫燃料電池發電的基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分别供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質發生反應後，放出電子通過外部的負載到達陽極。
氫燃料電池與普通電池的區别主要在于：幹電池，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電裝置，像發電廠一樣，是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。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。
存在優勢
無污染
燃料電池對環境無污染。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——最典型的傳統後備電源方案。燃燒會釋放象COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池隻會産生水和熱。如果氫是通過可再生能源産生的(光伏電池闆、風能發電等)，整個循環就是徹底的不産生有害物質排放的過程。
無噪聲
燃料電池運行安靜，噪聲大約隻有55dB，相當于人們正常交談的水平。這使得燃料電池适合于室内安裝，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，直接将化學能轉換為電，不需要經過熱能和機械能(發電機)的中間變換。
應用領域
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年代以後，随着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電和汽車。
大型電站，無論是水電、火電或核電，都是把發出的電送往電網，由電網輸送給用戶。但由于各用電戶的負荷不同，電網有時呈現為高峰，有時則呈現為低峰，這就會導緻停電或電壓不穩。另外，傳統的火力發電站的燃燒能量大約有70%要消耗在鍋爐和汽輪發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電，是将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後，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。
随着制氫技術的發展，氫燃料電池離我們的生活越來越近。到那時，氫氣将像煤氣一樣通過管道被送入千家萬戶，每個用戶則采用金屬氫化物的貯罐将氫氣貯存起來，然後連接氫燃料電池，再接通各種用電設備。它将為人們創造舒适的生活環境，減輕繁重的生活事務。但願這種清潔方便的新型能源——氫燃料電池早日在人們日常生活中。
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車儀式，它們将在奧運會中投入運營。這20輛氫燃料電池轎車是基于大衆帕薩特領馭車型，通過改制和集成最新一代燃料電池轎車動力系統平台而成功研發出來的。它們以氫氣為能源，經氫氧化學反應生成水，真正實現零污染。氫燃料電池轎車加一次氫可跑300多公裡，時速達每小時140~150公裡。目前，氫燃料電池轎車比同類型内燃機車重200多公斤，貴5倍以上。
氫燃料電池車的工作原理是：将氫氣送到燃料電池的陽極闆(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，到達燃料電池陰極闆(正極)，而電子是不能通過質子交換膜的，這個電子，隻能經外部電路，到達燃料電池陰極闆，從而在外電路中産生電流。電子到達陰極闆後，與氧原子和氫離子重新結合為水。由于供應給陰極闆的氧，可以從空氣中獲得，因此隻要不斷地給陽極闆供應氫，給陰極闆供應空氣，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、驅動橋等帶動車輪轉動，就可使車輛在路上行駛。與傳統汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達60~80%，為内燃機的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，它本身工作不産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！
氫燃料電池車的優勢毋庸置疑，劣勢也是顯而易見。随着科技的進步，曾經困擾氫燃料電池發展的諸如安全性、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展的最大瓶頸。目前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裡1.2公斤氫氣，大約相當于4升93号汽油。
尿液提取氫燃料 汽車迎來新來源
美國化學家日前研制出一種催化劑，可以從尿液中提取出氫燃料。據《化學世界》（Chemistry World）雜志稱，這種催化劑不僅能驅動未來的氫燃料汽車，而且還有助于處理市政污水。
飛機應用
燃料電池工作原理
燃料電池（Fuel Cell），是一種發電裝置，但不像一般非充電電池一樣用完就丢棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續充電，燃料電池正如其名，是繼續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，分别充滿電解液，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，使得陽極的氫原子分解成兩個氫質子（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後，到達陰極。在陰極催化劑之作用下，氫質子、氧及電子，發生反應形成水分子，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」燃料可以來自於任何的碳氫化合物，例如天然氣、甲醇、乙醇(酒精)、水的電解、沼氣...等等。
由于燃料電池是經由利用氫及氧的化學反應，産生電流及水，不但完全無污染，也了傳統電池充電耗時的問題，是目前最具發展前景的新能源方式，如能普及的應用在車輛及其他高污染之發電工具上，将能顯著改善空氣污染及溫室效應。
時速百公裡
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，預示航空工業未來更加環保。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進行試飛氫燃料電池飛機，成功試飛具有曆史意義。小型飛機起飛及爬升過程使用傳統電池與氫燃料電池提供的混合電力。爬升至海拔1000米巡航高度後，飛機切斷傳統電池電源，隻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公裡。這一技術對波音公司意義重大，也讓航空工業的未來“充滿綠色希望”。小型飛機由奧地利“鑽石”(Diamond)雙座螺旋槳動力滑翔機改裝而成，飛機内安裝了質子交換膜燃料電池和锂離子電池。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，機上隻有飛行員一人。在機艙内，傳統電池安放于唯一的乘客座位上，飛行員背後有一個類似潛水員使用的氧氣罐。波音公司說，這架飛機連續飛行時間最長45分鐘，“不會産生任何噪音”。氫燃料電池通過氫轉化為水的過程産生電流，不産生溫室氣體。除熱量外，水蒸氣是氫燃料電池産生的唯一副産品。
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，氫燃料電池可以為小型飛機提供飛行動力，但不太可能為大型客機提供主要動力。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，但不太可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，将繼續開發氫燃料電池的潛力，以改善環境。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、煤炭這三種可産生溫室氣體的能源消耗。
區别介紹
幹電池、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電裝置，像發電廠一樣，是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。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。
中國研發
2010年6月30日，山東東嶽集團向全世界宣告，由“東嶽”自主研發的氯堿用全氟離子膜、燃料電池膜實現國産化。
曆經8年科研攻關，東嶽集團100%國産化的全氟離子膜，在萬噸級氯堿裝置上一次通電成功，打破了美國、日本長期對該項技術的壟斷，這标志着中國成為全球第三個擁有氯堿離子膜核心技術和生産能力的國家。
與此同時，“東嶽”完成的用于制造燃料電池核心材料磺酸樹脂離子膜，年産500噸的生産裝置已經建成投産，解決了氫燃料電池生産的重大瓶頸。中國由此成為世界上第二個擁有該項技術和産業化能力的國家。
市場前景
相對于汽車市場，燃料電池在中小功率領域的應用更具備快速商業化的前景，中小功率電源市場目前具有上千億美元的市場容量。這些市場主要集中在小型電動車輛、輔助電源、備用電源、野外電源等領域。這些應用對于性能有較高的要求，因此十分有利于燃料電池的應用。
發展現狀
據儲能國際峰會獲悉，作為真正意義上“零排放”的清潔能源，氫燃料電池在發達國家的應用正在提速。日本将于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；現代汽車ix35燃料電池車批産型号已于2012年3月下線，并計劃2015年起大批量生産。這表明燃料電池已從實驗室真正走向産業化，與锂電池相比，它更具有零污染優勢。
美國能源部在對外表示，韓國汽車制造商現代汽車、德國汽車制造商
奔馳、日本車企日産汽車和豐田汽車已經與該部門達成了協議，将準備推出首輪氫動力汽車。這一公共部門與私人企業合作模式将會把關注的重點放在氫能源基礎設施的構建上，且将會把這個命名為H2USA。
韓國現代汽車在蔚山工廠舉行了氫燃料電池電動車量産儀式，從本月末起将正式生産途勝ix氫燃料電池電動車。
2014年，韓國最大的獨立發電商POSCO負責運營的世界最大氫燃料電廠落戶韓國。目前，POSCO和電池供應商FuelCell還在計劃打造另一個燃料電池發電項目，在首爾市快速公交公司經營的鐵路附近，建設一個裝機19.6兆瓦的項目，由7個2.8兆瓦的燃料電池組成，也是在供電的同時為當地供暖。據悉，首爾地區規劃中的類似項目總裝機量達到230兆瓦。
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推廣氫能源汽車的協議，各國将一同建設一個歐洲氫氣設施網絡，并協調能源傳輸。
英國政府提出，将大力發展氫燃料電池汽車，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曆時四年終于研制成功，可以用于工業領域，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。
相關企業
華昌化工：年産1000噸“硼氫化鈉”已經投産。其用途，國防軍工（火箭燃料），氫電池（主要構成原料）。公司主營化工原料、化工産品、化肥等。是經江蘇省人民政府蘇政複[2004]18号文件《省政府關于同意變更設立江蘇華昌化工股份有限公司的批複》批準，由華源化工整體變更設立的股份公司。品牌知名度日益提高。公司陸續通過了質量管理體系認證、環境管理體系認證和職業健康安全管理體系認證，公司主要産品純堿獲蘇州市“名牌産品”稱号，複合肥獲蘇州市、江蘇省“質量信得過産品”與“國家免檢産品”的稱号。“全國農化服務中心”、全國氮肥行業合成氨産量、尿素産量、行業主營業收入50強。
同濟科技：參股公司中科同力主要緻力于質子交換膜燃料電池關鍵材料與部件研發，公司是同濟大學控股的上市企業，在上海、山東等地有全資、控股、參股公司30多家。公司在土建技術和住宅科技方面競争力強，擁有設計、工程承包、施工等專業的高級經營資質，參與了一系列國家重點工程級建設部住宅示範小區建設，獲得衆多國家魯班獎、建設部金獎。此外，公司還涉足了包括IT、教育、機電和化工等産業。
長城電工：參股公司新源動力主要從事質子交換膜燃料電池開發生産，公司主要從事發電、配電及控制等成套系列産品的開發與銷售，主導産品包括中壓開關櫃、低壓電器元件、大中型電機等，銷售區域遍布全國各省、市、自治區，并出口到全球三十多個國家和地區同時涉足節能環保、燃料電池等領域。
金龍汽車：是我國新能源客車制造領域應用的主要代表，09年公司和清華大學聯合研制的新一代氫燃料電池城市客車在蘇州下線。公司以大、中、輕型客車的制造與銷售為主導産業，先後投資建立了客車沖壓、焊裝、塗裝、總裝完整的四大工藝生産線，形成了集客車整車與零部件制造的金龍客車生産體系。公司整體銷售規模具備優勢，已成為全球最大的大中客車專業生産廠商。
氫燃料電池發展
2010年6月30日，山東東嶽集團向全世界宣告，中國自主研發的氯堿用全氟離子膜、燃料電池膜實現國産化。曆經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，“東嶽”完成的用于制造燃料電池核心材料磺酸樹脂離子膜的年産500噸的生産裝置已經建成投産，解決了氫燃料電池生産的重大瓶頸，中國由此成為世界上第二個擁有該項技術和産業化能力的國家。
30多年來尖端技術一直被美日控制
“别小看這張膜，它關系到我們國家的經濟安全。”8月29日，東嶽集團董事長張建宏介紹，全氟離子膜是氯堿行業和未來新能源利用的關鍵材料，被稱為化學工業“皇冠上的明珠”，誰摘下了它，誰就掌握了國家戰略“制高點”。上世紀60年代，美國杜邦公司開始研發，15年後研發成功。日本旭硝子公司從杜邦交換到部分生産權，但沒有自主知識産權。30多年來，這一世界尖端技術一直控制在美國、日本兩國手中。
離子膜，一直是中國人的一個“心結”。中國一直對離子膜實行零關稅進口。從1980年開始，中國曾将這一技術列入國家“六五”“七五”重大科技攻關計劃，先後投入幾億元資金進行科技攻關。但由于中國基礎新材料的落後和投入機制等問題制約，該項目之前一直沒有研制成功，被專家稱之為“中國人心中永遠的痛”。
研制攻關 美國用了15年，我們僅用8年
“離子膜”的研制，美國用了15年，而中國僅用了8年。新材料、新能源一直是黨和國家領導人最關注的行業。張建宏告訴記者，全氟離子膜的研發工作受到了黨和國家領導人的高度關注，近3年多來，胡錦濤、溫家寶、李克強、李源潮等黨和國家領導人一直重視“離子膜”研究，親臨現場視察指導。科技部專門派人現場考察，對這個項目給予了肯定和支持：“全氟離子交換膜材料研究”項目被列為國家863計劃重大項目，“全氟離子膜工程技術研究”被列為國家“十一五”科技支撐計劃重大項目。
膜為何物，事關未來能源利用
離子膜的原材料是螢石，螢石主要成分是氟化鈣，屬不可再生的戰略資源，是發展氟化工的源頭。全球螢石資源儲量約6億噸，中國儲量就占了54%，居全球第一。離子膜是氯堿裝置的核心裝置，而其中發揮關鍵作用的是安裝在電解槽上的全氟離子膜。東嶽集團稱：“我們自主研制出了兩張膜，一張是氯堿用離子膜，這是我們的‘争氣膜’。另一張事關未來能源利用的燃料電池膜，這是我們的‘争光膜’，燃料電池膜使我們走在了世界前列。”
羅姆研發高能氫燃料電池明年上市
日本電子零件商羅姆與Aqua Fairy和京都大學聯合研發的“高能氫燃料電池”，預定将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生的化學反應産生電力，一塊體積不到3立方厘米的燃料電池可以産生5瓦時的電力。可廣泛用于包括智能手機在内的多種電子設備，或是在緊急情況下提供後備電力供應。
像可用于iPhone的燃料電池重量隻有約3克，使用壽命則長達20年。而锂離子電池最多使用4到5年後就會失效，但“高能氫燃料電池”是一種化學産品，隻要密封完好就可持續多年使用。适用于智能手機的“高能氫燃料電池”将推出兩個版本，一種是可将手機插入其中的“覆蓋型”，重30克;一種是通過USB進行連接的“外接型”，重23克。此外，還有種能為“便攜發電機”提供電力的版本，重750克，能用于戶外供電，并且不會産生二氧化碳等有害氣體。
羅姆同時還在研發可用于地震儀的超大容量電池。如果将地震儀安放在火山口等缺乏電力的自然環境中，通常需要重達15到20公斤的汽車電池提供電力續航。但采用燃料電池重量就可降到3到4公斤，續航時間也可長達半年。羅姆目前正在進行市場調查，計劃将于明年春季推出能商業應用的“高能氫燃料電池”。
