一个科学问题转变成政治家争论的焦点。无容置疑，氢能的重要性不仅在于它能改变我们日常生活的能源结构，减少温室效应，而且已成为安全不可缺少的部分。氢能时代离我们还有多远？作者以多年的研究经验总结美国当今氢能的发展趋势，分别以三个部分以飨读者：燃料电池的市场化仍需努力；氢气的储存仍是瓶颈；可再生能源是氢气生产的选择。
1、前言
没有燃烧发动机的轰鸣，也没有发电机组的旋转，燃料电池在无噪声、无污染下将化学能直接转化成电能[1-3]。燃料电池是一种类似电化学电源的装置，不同于一般电化学电池之处是它的燃料和氧化剂是从外部提供（图1）。理论上燃料电池只要在燃料和氧化剂持续供给下可以一直工作下去。
图1 燃料电池的工作原理
燃料电池的分类是以其电解质来命名的。过去近40年中发展起来的电解质有碱性（如KOH）、酸性（磷酸和质子交换膜）、熔融盐和固体氧化物。在工作温度下，一些电解质是液体（如碱性、磷酸和熔融盐），一些电解质是固体（固体氧化物和质子交换膜），它们的工作温度从70℃，如碱性燃料电池（AFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC），到1000℃的固体氧化物燃料电池（SOFC）不等。每一个燃料电池由下面四部分组成：
A、阳极：燃料在此电极上氧化；
B、电解质：有导离子作用，同时也起到分开燃料和氧气的作用；
C、阴极：氧气在此电极上还原；
D、双极板：起收集电流、分配反应物和传输生成物的作用。
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图2 燃料电池与卡诺循环的热力学效率比较
另外还有几个特殊燃料电池以燃料命名，如直接甲醇燃料电池（DMFC）和直接碳燃料电池（DCFC），其效率和技术还在发展中。
燃料电池的优点具体表现在它的转换效率高。图2说明了燃料电池和一般内燃机效率的比较。由于燃料电池没有卡诺循环，其效率在包括热利用的情况下可达到70%，电效率也可达到40～50%。燃料电池的另一个优点是环境污染低，特别是减少了由于燃烧所产生的氮氧化物（NOx）。
燃料电池的发展面临着机遇和诸多挑战。美国能源部总结了成本和寿命是燃料电池商业化的主要障碍[4]。其它方面，诸如体积能量比，重量能量比，以及热和水管理所带来的系统问题都需要解决。燃料电池的商业化必须要解决以下问题：
图3 燃料电池的成本分析