燃料電池(Fuel Cell)最早可追溯到1839年英國William Grove進(jìn)行的水逆電解反應(yīng)時(shí)所發(fā)明的技術(shù)，至于其真正的實(shí)用化，則直到20世紀(jì)60年代才實(shí)際應(yīng)用在航天及太空上。到20世紀(jì)80年代，在環(huán)保、節(jié)能等全球議題帶動(dòng)下，美國、日本、加拿大、韓國及西歐各國等數(shù)百家公司及研究機(jī)構(gòu)積極投入，燃料電池開始進(jìn)入民用市場，到20世紀(jì)90年代后期燃料電池技術(shù)新專利不斷產(chǎn)生。近年，在低碳經(jīng)濟(jì)的全球背景下，燃料電池研發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程有加快趨勢。
燃料電池定義
燃料電池是一種在等溫下直接將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效率(37~70%)地轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的電源產(chǎn)品；由于所使用的主要是氫氣、醇類等燃料，且轉(zhuǎn)動(dòng)的組件極少，具有對環(huán)境負(fù)荷小(低污染)、低噪音的特點(diǎn)，故其不僅適合用于中央電廠和區(qū)域分散電廠發(fā)電，亦可作為交通運(yùn)輸工具(例如電動(dòng)汽車、電動(dòng)機(jī)車及電動(dòng)自行車等)的動(dòng)力電源，近年來，在國際領(lǐng)先企業(yè)的積極投入研發(fā)推動(dòng)下，具有成為便攜式電子產(chǎn)品下一代動(dòng)力電池的潛力。
燃料電池的主要特性
傳統(tǒng)能源利用方式主要有兩大弊病：一是儲(chǔ)存于燃料中的化學(xué)能必需首先轉(zhuǎn)變成熱能后才能被轉(zhuǎn)變成機(jī)械能或電能，受卡諾循環(huán)及現(xiàn)代材料的限制，在機(jī)端所獲得的效率一半以上被浪費(fèi)；二是傳統(tǒng)的能源利用方式給今天人類的生活環(huán)境造成了巨量廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。
多年來人們一直在努力尋找既有較高的能源利用效率又不污染環(huán)境的能源利用方式，而燃料電池就是比較理想的發(fā)電技術(shù)。燃料電池十分復(fù)雜，涉及化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、電催化、材料科學(xué)、電力系統(tǒng)及自動(dòng)控制等眾多學(xué)科相關(guān)理論，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。
燃料電池發(fā)展瓶頸
燃料電池與其他動(dòng)力相比雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但是也面臨成本過大、造價(jià)偏高的問題。例如車用質(zhì)子交換膜燃料電池成本中貴金屬催化劑約占40%，質(zhì)子交換膜約占35%，這兩者的造價(jià)都很昂貴。另外，燃料電池的啟動(dòng)速度與內(nèi)燃機(jī)引擎還有差距，燃料電池的反應(yīng)性和穩(wěn)定性二者存在不可兼得的矛盾。同時(shí)燃料電池的碳?xì)淙剂夏壳斑€無法直接利用，除甲烷外均須經(jīng)轉(zhuǎn)化器處理產(chǎn)生純氫才可以應(yīng)用。此外，儲(chǔ)氫技術(shù)的制約和加氫充氣站基礎(chǔ)建設(shè)的不足也極大地制約了燃料電池的推廣。
總而言之，燃料電池在以下幾個(gè)方面有待突破。
燃料電池使用成本：（1）燃料電池使用貴金屬鉑作為催化，且鉑極易因一氧化碳中毒喪失活性；（2）氫氣制取成本高，每公斤氫氣價(jià)格為汽油的數(shù)倍，儲(chǔ)運(yùn)難度大，氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本高；（3）燃料電池的穩(wěn)定性、壽命、復(fù)雜路況下的性能衰減，維護(hù)費(fèi)用較高。
加氫網(wǎng)絡(luò)：氫氣常溫常壓下是易燃易爆的氣體，且很難液化。氣體狀態(tài)下，能量密度低（680 個(gè)大氣壓下的氫氣氣體，能量密度僅為一加侖汽油液體的14%）。氫能基礎(chǔ)設(shè)施落后，短時(shí)間內(nèi)難以組成一個(gè)像加油站一樣的網(wǎng)絡(luò)。
燃料電池投資分析
通過對比不同類型電池性能和應(yīng)用后，賽迪創(chuàng)新投資認(rèn)為雖然目前鉛酸、鎳氫電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于污染性和續(xù)航能力等問題，傳統(tǒng)的鉛酸、鎳氫電池將逐漸被淘汰。隨著鋰電池技術(shù)的不斷成熟，制造成本和安全性能的逐漸提高，鋰離子電池在未來五到十年內(nèi)將是動(dòng)力電池發(fā)展的主流方向。
但是，鋰離子電池存在下游原料供應(yīng)短缺、電池安全穩(wěn)定性差等方面問題。而燃料電池是一種純正的綠色清潔能源，可減輕溫室效應(yīng)使全球氣候變暖，符合當(dāng)前低碳經(jīng)濟(jì)的需要，同時(shí)氫氣等燃料供給來源途徑廣闊，燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ绻剂想姵卦诩夹g(shù)上有突破的話，燃料電池將有很大的發(fā)展空間。