表1 车载氢存储装置的DoE目标，所有数据基于氢的低热值。
为了避免氢气压缩和液化带来的能量损失，在某些领域对金属氢化物也做了一定研究。特殊考虑下，轻质元素可以满足存储容器的衡量指标。Mg、LiN和NaAlH4都属于轻质量金属，但在200~300℃高温时，容易发生脱附。而氢气在碳纳米管中存储仍没有达到较好的效果。沸石类材料正在被考虑作为储氢材料。
运输和分布
2003年列入的10个参加EU支助的CUTE工程的城市中，车辆可以方便地由当地氢气站供气。如果要大面积的引进这项技术，则需要建立更加严密的燃料供应网络，类似于目前汽油供应网络的密集度。在人口稠密的西方国家，比如荷兰，总面积42000km2的国土上有3750个汽油站，相当于每10km2就有一个汽油站。美国有187000个汽油站，西欧有80000个。
氢燃料站的基础设施成本大约是以甲醇或乙醇为液体燃料的10倍。目前存在的气油和柴油站基础设施基本上没有额外成本。出于安全因素，氢储站与气油站的建筑也应该不相同。
从能量利用的角度来看，大规模的氢运输和压缩液化都难以实现。压缩（10~20%）和液化（25~40%）都消耗掉了大量能量。液化的新方法，比如磁控声波制冷，可以在一定程度上减少能量的损耗。另外，应避免长距离的货车或管线运输。货车运氢每100km将消耗20%的氢能量，管道运氢每1000km将消耗10%的氢能量。在汽油站直接制氢可以避免由于运输所造成的能量损失。
燃料加工技术
制氢技术的改进可以加快燃料电池系统的发展。利用碳氢化合物制氢是一个多步反应，如图7所示。
图7 燃料处理制氢的示意图
燃料加工主要得到一种适合燃料电池系统的重整油。其中CO的含量依赖于燃料电池的操作温度。MCFC和SOFC对CO含量没有限制，而PEMFC中CO的浓度范围为10~50ppm，并且要除去其他一些影响电池性能和寿命的杂质。 4.2.1 移动式应用的燃料处理器
目前已经成功开发了甲醇燃料加工示范工程。表2结果显示由于操作温度低，燃料处理器中有NOx存在。CO含量很低，碳氢化合物含量与气油内燃机动车（ICE）上的相似。
表2 各种客车的气体排放量（g/km）
气油燃料处理器研究较少。阿尔贡国际实验室展示了一个10kWe PEMFC堆的部分气油燃料处理器，包含自热重整器和单反应器。加上PrOX反应器，整个系统的体积大约为7L。
目前成功研制了一种气油燃料处理器，可以用在客车上。这种处理器的冷启动时间为4min，相当短，但是相对于DoE的30s目标还有段差距。
Nuvera Star气油燃料处理器，既可以利用乙醇，也可以利用天然气工作，效率达到80%，能够为62kWe的燃料电池系统提供氢气。重整油中CO的浓度大约50ppm，而整个系统的体积大约为75L。
根据表3显示的燃料处理器研究现状，DoE决定于2004年中期停止对车载气油燃料处理器发展的资金投入。DoE决定的影响因素主要有：
——混合ICE机动车在燃料经济方面取得的进展。
——计划转向氢运输系统研究，缩短转换技术的时间。 ——汽车制造商对车载燃料处理器研究兴趣不浓。
表3 燃料处理器研究现状
4.2.2 固定式应用的燃料处理器
住宅燃料电池应用上，蒸汽重整可以用于小规模的天然气制氢。对0.5~1kWe的系统，Osaka Gas根据磷酸型燃料电池系统已经研制出一种小型的燃料处理器。包含一个蒸汽重整器，一个水煤气转换器和一个单级氧化反应器，能够生产出CO含量小于1ppm，氢气浓度为75%的重整油。持续时间达到10000h以上，寿命可以达到90000h以上。蒸汽重整的优势是氢气浓度高。启动时间1h，对于住宅方面应用相对较长。完整的燃料处理器还包含保温设备，体积约为48L。
壳牌/氢源采用局部催化氧化已经研制出了2kWe和5kWe的处理天然气和丙烷的全套燃料处理器。 5 燃料电池系统和现场试验
燃料电池现场试验对于燃料电池的发展和推进市场起着重要作用。不管是运输，还是固定式应用，燃料电池技术进入市场已经一百多年，能够满足客户的需求。经过激烈的国际竞争，定能成为一种成本低廉的商品。
燃料电池的发展不应遵循市场上一般的发展曲线，但在汽车应用方面，在其最初十年的发展是允许的。汽车在最初十年内展现出来的性价比，对于目前市场上潜在的顾客是难以接受的。因此需要用新技术来取代。但是要说服消费者投向一种新技术，单从环境效益入手是远远不够的。现场试验是为了通过一系列外部条件来评估这项技术，从而向公众展示优势。进而扩大经济规模，增加生产量，从而降低成本。
早期的市场发展多集中在固定式应用或特定条件下的备用能源。特定条件一般指系统的操作时间很短，而目前存在的技术，比如柴油机技术，操作时间较长。但该系统目前的效率仍然很低，在市场上无法占据主导地位。其他还有汽车辅助能源，办公室和住宅的后备能源系统等应用。军事上的应用，涉及士兵的能量包，
以及潜水艇兆瓦级电力系统。 5.1 PEMFC和SOFC的固定式应用
燃料电池系统正在开发分布式发电，主要是利用天然气，或丙烷、煤油，如日本。系统内的燃料处理器发生蒸汽重整或自热重整来制氢。
在欧洲，EU支助工程里的31插座电源系统又叫做虚拟电厂，目前正在接受测试。所有系统并网连接并集中控制，共同组成了一个虚拟电厂。日本很多公司都在大力开发微小型CHP系统：日立、东京煤气、富士电机、大阪煤气以及其他。日本的千年项目里，微型热电联产系统正在接受测试。系统规模一般为1~5kWe之间（图8）。参与的公司有东芝IFC、三洋电机、丰田汽车、三菱电机和UTC燃料电池。日本1kWe系统的电池效率一般为30%。
图8 日本千年项目里的1~5kWe燃料电池系统
目前第一代系统已经通过了现场试验，但还不能进行大规模的市场应用。因为系统的可靠性和寿命仍得不到保证。除此之外，效率应至少提高到35%，大容量系统的成本也应控制在$1000~$1500kWe-1之间。阿尔斯通—巴拉德合资企业研发出了250kWe的PEMFC固定式系统。2000年起，5个工厂的现场测试显示，电池效率34%，总效率73%。目前仍不清楚进一步的商业计划。
开发SOFC系统的企业，还有Sulzer Hexis致力于1kWe系统的开发。西门子致力于开发250kWe的系统。目前已经研发出的110kWe系统，利用天然气工作，运行20000h以上，AC效率达到46%，没有任何衰减。目前，像170kWe、190kWe更大的系统也开始运行，但是效率没有110kWe系统高。通过与西门子
合力开发，5kWe管状燃料电池技术系统已经投入运行。据报道，运行1700h以上， AC效率约为38%。目前，一个利用天然气的2kWe的全球热电系统已经运行了2000h，最大AC效率29%。随着热集成和燃料利用的发展，预计下一代系统的效率可提高到35%。三菱重工企业的一台加压（4barg）10kWe SOFC模块，包含288根SOFC管，利用天然气重整运行，运行755h，DC效率达到41.5%。
BMW/Delphi在辅助动力装置（APU）研究方面全球领先。机动车的电力化进程正冲击着传统电池和发电机底线。APU包含的燃料电池系统，与机动车的驱动系统分离，不管是行驶还是静止过程中，都能提供足够的能量。燃料电池系统被引进机动车的设备之前，APU可能率先被引进，通常使用汽油或柴油作为燃料。由于机动车内附加设备空间有限，因此SOFC系统可以作为汽车行业的APU部分。SOFC由于能量密度，启动时间和热循环能力而具有较大优势。Delphi/BMW在BMW机动车上已经研发出了气油SOFC APU系统。最新一代APU的启动时间只需要60min。 5.2 PEMFC系统的移动式应用
目前，相当多的燃料电池汽车正进行现场试验。这些测试表明了燃料电池技术具有良好的可靠性、致密性。但成本依然较高。表4对试验的燃料电池汽车部件进行了归纳。
表4 近期的交通运输现场测试
20世纪90年代中期以来，Daimler Chrysler 成为汽车制造的开创者。经过几代汽车的制造，燃料电池系统尺寸大大缩小。最初，尺寸很大，需要小型货车才能装下（Necar 1和Necar 2）。最新的模型当中，燃料电池系统位于轿车的顶部，占据的空间很小。目前，所有主要的汽车制造商都有燃料电池汽车的开发项目。较大的制造商，除了德国的戴姆勒，还有日本的丰田、福特、通用和本田。在燃料电池2000网站上有完整的介绍。