早在19世紀法國科幻小說鼻祖凡爾納的小說中，預想家們就預言，有朝一日社會將通過以氫為基礎的能源而被徹底改造。這種重量很輕的氣體是宇宙中最豐富的元素，它能夠從水中制成；它稀奇地潔凈；燃燒時排放出基本上是清新的蒸汽。當被輸人到出現電力的燃料動力鋰電池中時，它供應空前的效率一這些電化學反應堆從燃料中所攝取的有用能量高達內燃機的兩倍。

當人類步人21世紀，開始面對著巨大的能源壓力。傳統的能源（緊要是不可再生的化石燃料）正日趨枯竭，過度依靠石油進口引起地緣政治不穩定而且化石燃料燃燒后排放的廢氣造成嚴重的空氣污染，甚至加速氣候變化，因此要實現經濟、社會的可繼續發展，尋找新的替代能源迫在眉睫。氫能作為最潔凈、高效的新能源，已經引起全世界的廣泛關注。

燃料動力鋰電池（FC）技術的突飛猛進使得氫能的夢想在21世紀開始變成實際。近年來，以氫為動力的燃料動力鋰電池汽車（FCV）得到了世界各國政府和公司的高度重視，并且取得了重大進展，預計在將來的5--10年內FCV將正式進人市場，以加氫站、輸氫管道建設為標志的“氫經濟”初露端倪。

1、燃料動力鋰電池技概群汽車上的使用

FC是一種將儲存在燃料（氫）和氧化劑（氧）中的化學能通過電化學反應筆直轉化為電能的裝置，其過程不涉及燃燒，無機械損耗，能量轉化率可高達80％，產物僅為電、熱和水蒸氣；而且FC運行平穩，無振動和噪音，所以被認為是21世紀的綠色能源。

FC技術在汽車上的使用給汽車產業發展帶來了革命性的沖破，同時也推動了自身的發展。FC可以用作汽車的（輔助）動力電源，也可以用作輔助電源（ApU）。

事實上，人們考慮更多的是FC電動汽車（FCEV），它不同于傳統汽車，其動力來自FC，而不是內燃機，可以減少燃料消耗，出現更少的污染物排放，當以氫作燃料時，能真正實現汽車的“零排放”，因此更符合人們的經濟環保觀念。此外，在能量耗盡后，FCEV不像傳統的蓄電池電動汽車（bEV）那樣要長時間充電，而只需補充燃料即可持續工作，這一點對汽車駕駛者來說尤為方便。

目前開發的FCEV緊要用兩種類型：純燃料動力鋰電池動力車和燃料動力鋰電池一蓄電池混合動力車。純燃料動力鋰電池動力車采用大功率的FC堆棧，以確保在沒有后備蓄電池的情況下能供應啟動、瞬時加速的動力；而燃料動力鋰電池--蓄電池混合動力車以蓄電池為主動力，小功率的燃料動力鋰電池用作續程器。

當FC用作ApU時，汽車使用內燃機驅動，部分燃料通過FC更加有效地轉化為電能，它可以為汽車輔助設備供應足夠的功率，使汽車變得更舒適、更環保、更安全。

汽車用FC研究最多、最成功的是質子交換膜燃料動力鋰電池(pEMFC)。pEMFC作為第五代FC，由于具有能量轉化率高、低溫啟動、無電解質泄漏等特點，被公認為最有希望成為電動汽車的理想動力源。但是由于pEMFC需采用貴金屬pt作為電極催化劑，不僅提高了成本；而且限制了燃料只能采用純氫，因為燃料中的微量CO也可導致pt中毒。有關甲醇、汽油等燃料，非得經過重整純化，從而新增了系統的復雜性。近年來，pEMFC技術取得了重大沖破，燃料已經實現內重整，使得系統體積大為減少，有望進一步“減負”；更緊要的是催化劑中pt載量大為降低，成本問題有望得到處理，相信pEMFC汽車在不久的未來能夠實現商業化。

在pEMFC的基礎上，以甲醇代替純氫筆直作為燃料，可以大為簡化系統，這種pEMFC稱為筆直甲醇燃料動力鋰電池（DMFC）。DMFC具有體積小、重量輕、燃料來源豐富、價格便宜、儲存攜帶方便等優勢，是理想的汽車動力源。有關DMFC而言，甲醇的陽極氧化遲鈍及甲醇通過Nafion膜（全氟磺酸膜）的滲透所引起的陽極性能衰減是限制DMFC發展的緊要問題。目前許多研究人員正在開發新的替代Nafion膜的聚合物膜，也取得了很大的進展。提高甲醇氧化的催化劑活性，減少貴金屬用量也是DMFC技術實用化的關鍵。專家們認為這項技術距離實用化至少還需7年時間。盡管如此，許多人仍把它作為FCV的首選技術進行開發和研究。

固體氧化物燃料動力鋰電池（SOFC）是一種全陶瓷結構FC，其能量轉化效率最高，操作方便，無腐蝕，與pEMFC相比，燃料適用面廣，不須用貴金屬催化劑，而且不存在DMFC的液體燃料滲透問題。但是SOFC受電解質所限，須高溫（1000℃左右）工作，導致啟動慢，這是SOFC在汽車上使用的致命弱點。

隨著SOFC技術的發展，其操作溫度降至700－800℃，與燃料的重整條件接近，可以實現燃料的筆直內重整，不僅降低了堆棧成本，而且簡化了熱管理，使系統變得更緊湊，已經被用作汽車的ApU。最近低溫SOFC的研究取得了沖破a性進展，采用新型低溫固體電解質和高活性的電極材料，使工作溫度降至500℃以下，若將其再與蓄電池或超級電容器聯用，就可以用作汽車的動力源。無論是從技術還是從成本來看，低溫SOFC汽車都有希望與pEMFC汽車在將來的FCV市場上一較高下。

除了上述三種FC在汽車上有很好的使用前景，堿性燃料動力鋰電池（AFC）和磷酸燃料動力鋰電池（pAFC）這兩類最早開發的FC也被使用于汽車，目前均有相應的樣車推出。但是在汽車上的使用并不成熟，還有大量的技術問題有待處理，所以不為人們所關注。FC技術日新月異，新的FC將綜合各種現有FC技術的優勢，有望開發出性能更好、更實用的FCV。

2、燃料動力鋰電池汽車的產業化前景

目前FCV的產業化至少有三大困難要克服：

一是成本問題。由于要用到貴金屬pt，因此成本居高不下。今朝石油比氫便宜得多，但隨著石油的減少，價格上升，再加上污染環境治理的成本，氫就顯得更經濟。此外，批量加工FC，研制新的電池材料，可以進一步降低成本。

二是氫源問題，包括氫的制備、儲存與運輸。地球上的氫雖然蘊藏豐富，但是不易筆直獲得。氫通常通過電解水獲取；也可從石油、天然氣和煤等化石燃料中轉化而得。但是從長遠考慮，氫非得通過可再生能源獲得，如生物能、水電、太陽能、風能或地熱能。有關FCV來說，提取氫燃料固然緊要，但更緊要的是要怎么樣安全、有效地將氫儲存在汽車上。原則上，氫的儲存方式有3種：高壓氣態、低溫液態和固態。固態氫是用金屬及合金的氫化物吸附氫，就像海綿吸水相同，儲氫效率很高，安全性好，是目前最理想的儲氫方式。

三是加氫站等基礎設施缺乏，這是困擾FCV產業化的最大障礙。倘若沒有大量方便的加氫站，

FCV不可能正式走上高速公路，但倘若沒有大量的FCV所出現的需求，大量的加氫站又不可能出現。要處理這一矛盾要政府、社會、能源公司的方方面面的參與。政府部門要從政策上、資金上給予大力支持，鼓勵社會融資和公司投資，就有可能辦好基礎設施建設。

倘若處理了FCV面對的緊要問題，FCV開始進人千家萬戶，那么我們身邊的社會將會發生巨大的變化。那時，我們將看到過去吵鬧、污濁的高速公路上惟有清潔環保的FCV奔馳的身影。

同時，與燃料動力鋰電池相配套的工業也將迅速發展：汽車加油站將變為四通八達的加氫網；煉油廠不再是熱門的汽車附屬工業，“煉”氫廠將扮演燃料加工的緊要角色。FCV將不僅是潔凈將來和新型汽車經濟的催化劑，同時也是全球氫經濟的發展動力。

3、結語

FCV以其零尾氣排放和對能源的獨立性，實現了汽車工業長期夢寐以求的目標，并向世人展示了其良好的使用前景。我國傳統汽車產業發展滯后，發展FCV是趕超世界汽車工業先進水平的唯一機會。我國在FC技術開發上擁有一定的優點，結合先進的汽車制造技術，爭取盡快將FCV推向市場，