燃料電池是一種主要利用氧或其他氧化劑進行氧化還原反應，把燃料中的化學能轉換成電能的發電裝置。最常見的燃料為氫 Khurmi RSMaterial Science ，其他燃料來自於任何能分解出氫氣的碳氫化合物，例如天然氣、醇、和甲烷等。燃料電池有別於原電池，優點在於透過穩定供應氧和燃料來源，即可持續不間斷的提供穩定電力，直至燃料耗盡，不像一般非充電電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續充電，也因此透過電堆串連後，甚至成為發電量百萬瓦 MW 級的發電廠。 1839 年，英國物理學家製作了首個燃料電池。而燃料電池的首次應用就在美國太空總署 1960 年代的太空任務當中，為探測器、人造衛星和太空艙提供電力。從此以後，燃料電池就開始被廣泛使用在工業、住屋、交通等方面，作為基本或後備供電裝置。 現今生活中存在多種燃料電池，但它們運作原理基本上大致相同，必定包含一個陽極，一個陰極以及陽離子 通常是氫正離子 透過電池兩極的電解質。電子由陽極傳至陰極產生直流電，形成完整的電路。各種燃料電池是基於使用不同的電解質以及電池大小而分類的，因此電池種類變得更多元化，用途亦更廣泛。由於以個體燃料電池計，單一顆電池只能輸出相對較小的電壓，大約 07V，所以燃料電池多以串連或一組的方式製造，以增加電壓，配合應用需求 Nice Karim and StricklandJonathanHow Fuel Cells Work Polymer Exchange Membrane Fuel Cells How Stuff Works accessed August 4 2011。 另一方面，燃料電池產電後會產生水與熱，基於使用不同的燃料，有可能產生極少量二氧化碳和其他物質，對環境的汙染比原電池及化石燃料發電廠少，是一種綠色能源。燃料電池的能量效率通常為 4060％之間；如果廢熱被捕獲使用，其熱電聯產的能量效率可高達 85％。 燃料電池的市場正在增長，據派克研究公司（Pike Research）估計，到 2020 年固定式燃料電池市場規模將達到 50 GW。 歷史 thumb 威廉葛洛夫 1839 年電池草圖 燃料電池的原理由德國化學家克里斯提安弗里德里希尚班於 1838 年提出，並刊登在當時著名的科學雜誌。基於尚班的理論，英國物理學家於 1839 年 2 月把理論證明刊登於《科學的哲學雜誌與期刊》（Philosophical Magazine and Journal of Science）GroveWilliam Robert On Voltaic Series and the Combination of Gases by Platinum Philosophical Magazine and Journal of Science vol XIV 1839 pp 127130，其後又把燃料電池設計草圖於 1842 年刊登。當時的設計類似現今的 Grove William Robert On a Gaseous Voltaic Battery Philosophical Magazine and Journal of Science vol XXI 1842 pp 417420。 1955 年，一位為通用電氣工作的化學研究員 W湯馬斯葛盧布（W Thomas Grubb），進一步設計以磺化聚苯乙烯離子交換膜作電解質，改革原始燃料電池。三年後，通用電氣的另一位化學研究員李奧納德尼德拉克（Leonard Niedrach），想出了將鉑沉積在膜上面，鉑是氫氣進行氧化反應和氧氣進行還原反應必需的催化劑，成為「GrubbNiedrach 燃料電池」。 隨即通用電氣就和美國太空總署及麥克唐納飛行器公司共同發展這個技術，應用於美國宇航局雙子星計劃，這是燃料電池的第一個商業上的應用。直到 1959 年，英國的工程師和它的同事們才成功地展示出第一具輸出功率達 5 千瓦的實用級燃料電池系統。同年，一個由哈利伊律格（Harry Ihrig）領導的團隊也製造出以 15 千瓦功率的燃料電池驅動的牽引車。1960 年，普惠公司獲得培根專利的許可，將燃料電池當作太空計畫中電力和水的來源。在 1991 年，羅傑比林期（Roger Billings）發展出世界首個用於汽車的氫燃料電池 Roger Billings Biography International Association for Hydrogen EnergyRetrieved 20110308。 美國聯合技術公司的部門是第一個製造商用、大型固定燃料電池的公司，其產品可當做醫院、大學、大型辦公大樓的動力來源，UTC 動力持續也在市場上推出功率達 200 千瓦燃料電池 PureCell 200，現被 400 千瓦取代 PureCell Model 400 The PureCell Model 400 Product Overview UTC PowerRetrieved 20111222。UTC 動力也是美國太空總署在進行太空探索方面唯一的燃料電池供應者，曾將其燃料電池應用於太陽神計劃 Apollo Space Program Hydrogen Fuel Cells SpaceaholiccomRetrieved 20090921 和最近的，而且也往汽車、公共巴士、手機等方面發展，該公司也展示了第一個質子交換膜的燃料電池汽車，在酷寒的狀態下仍能適用。 在 1960 年代幾次的太空任務中，燃料電池被用於驅動登月探險車及供應太空人飲用水，均證明瞭它的實用性。近年來，因為化石燃料造成的能源危機與環保意識的抬頭，令燃料電池的發展日趨興旺。 型別和設計 燃料電池有多種型別，但是它們都有相同的工作模式。它們主要由三個相鄰區段組成：陽極、電解質和陰極。兩個化學反應發生在三個不同區段的介面之間。兩種反應的淨結果是燃料的消耗、水或二氧化碳的產生，和電流的產生，而生成的電流可以直接用於電力裝置，即通常所稱的負載。 在陽極上，催化劑將燃料（通常是氫氣）氧化，使燃料變成一個正電荷的離子和一個負電荷的電子。電解液經專門設計使得離子可以透過，而電子則無法透過。被釋放的電子穿過一條電線，因而產生電流。離子透過電解液前往陰極。一旦達到陰極，離子與電子團聚，兩者與第三化學品（通常為氧氣）一起反應，而產生水或二氧化碳。 400pxthumb 燃料電池示意圖 在燃料電池中較重要的設計特徵是： 電解質材料。電解質材料通常決定了燃料電池的型別。 使用的燃料。最常見的燃料是氫氣。 陽極催化劑，用來將燃料分解成電子和離子。陽極催化劑通常由極細的鉑粉製成。 陰極催化劑，用來將離子轉換成像水或二氧化碳的廢棄化學物質。陰極催化劑通常由鎳製成，但也有奈米材料催化劑。 典型的燃料電池在全額負載下可產生 06 V 至 07 V 的電壓。導致隨電流上升，電壓下降的幾個原因如下： 過電位 歐姆損耗（因電池元件和接連的阻抗而導致壓降） 大規模傳輸損耗（在高負載下，催化劑端的反應物損耗造成電壓的快速下降）Larminie James 1 May 2003 Fuel Cell Systems Explained Second EditionSAE International ISBN 0768012597 為了提供所需要的能量，可以將組合多個燃料電池進行串聯以產生較高電壓，或並聯供應較大電流。這種設計被稱為「燃料電池堆疊」。就個別電池而言，可以增加其表面積以獲得較大電流。在堆疊中，反應物氣體應均勻分佈於所有電池，以獲得最大的功率輸出。 質子交換膜燃料電池（PEMFC） 原型的質子交換膜燃料電池的 AnneClaire Dupuis Progress in Materials Science Volume 56 Issue 3 March 2011 Pages 289327Measuring the relative efficiency of hydrogen energy technologies for implementing the hydrogen economy 2010 設計、質子導電聚合物膜（電解質）的分隔主要在陽極和陰極雙方。這也被稱為固態聚合物電解質燃料電池（solid polymer electrolyte fuel cell SPEFC），這是因為在 1970 年代初之前的質子交換機制尚未被完全理解。（注意：同義字「聚合物電解質膜」和「質子交換機制」有相同的英文字母縮寫。） 陽極一邊的氫流到陽極催化劑，並分離成質子和電子，運作溫度約 80100。這些質子與氧化劑產生反應導致他們成為通常所指的多元促進質子膜。質子，透過膜到陰極，但電子被迫移動（為提供電源）到外部電路因為電絕緣膜。陰極催化劑，氧分子與（其中有遊歷透過外部電路）電子和質子發生反應形成水；而在此示例中，唯一的廢物產品，液體或蒸氣。 除了這種純氫氣型別，還有烴類燃料的燃料電池，包括柴油、甲醇（請參閱：直接甲醇燃料電池和非直接甲醇燃料電池）和化學氫化物。這些型別燃料的廢棄產品是二氧化碳和水。 質子交換膜燃料的不同組成部分是雙極板、電極、催化劑、膜和有必要的硬體。用於燃料電池的不同部分的材料型別不同。雙極板可以不同型別的材料製造，如金屬、表面包覆的金屬、石墨、柔性石墨 CC 複合，carbonpolymer 複合材料等。膜電極元件（多邊環境協定 MEA），被稱為心的質子交換膜燃料和通常使夾在兩個催化劑塗層碳論文的質子交換膜。貴金屬元素鉑或類似型別通常作為催化劑在 PEMFC 中使用。另外，電解液可以是一種高分子膜。 質子交換膜燃料電池的議題 價格。美國能源部的報告說，在 2011 年，80kW 的車用燃料電池系統的成本在量產（預計到每年 50 萬臺）中的價格是每千瓦。Fuel cell system cost 目標價格是每千瓦。約 20 年期間相比的斜坡那樣成本降低是必要的，以使質子交換膜燃料電池可與目前市場上的技術競爭，包括汽油內燃機。Meyers Jeremy P Getting Back Into Gear Fuel Cell Development After the Hype The Electrochemical Society Interface Winter 2008 pp 3639 accessed August 7 2011 水和空氣的管理（在 PEMFC 電池）。在這種型別的燃料電池，膜必須是水化的，需要以它產生的水的完全相同的速率來蒸發掉水。 溫度的管理。 某些種類的電池要求的持續性，或者特殊要求。 一些（非 PEDOT）陰極只有有限的一氧化碳容忍能力。 高溫燃料電池 固體氧化物燃料電池（SOFC） 固體氧化物燃料電池（，縮寫：SOFC）由用氧化釔穩定氧化鋯（YSZ，15μm）那樣的陶瓷給氧離子通電的電解質和由多孔質給電子通電的燃料和空氣極構成。空氣中的氧在空氣極 電解質介面被還原形成氧離子，在空氣燃料之間氧的分差作用下，在電解質中向燃料極側移動，在燃料極電解質介面和燃料中的氫或一氧化碳的中間氧化產物反應，生成水蒸氣或二氧化碳，放出電子。電子透過外部迴路，再次返回空氣極，此時產生電能。由於電池本體的構成材料全部是固體，可以不必像其他燃料電池那樣製造成平面形狀，而是常常製造成圓筒型。 SOFC 的特點如下： 由於是在高溫下運作（8001000），透過設定底面迴圈，可以獲得超過 60 效率的高效發電，使用壽命預期可以超過 4000080000 小時。 由於氧離子是在電解質中移動，所以也可以用 CO、天然氣、煤氣化的氣體作為燃料。Types of Fuel Cells Department of Energy EERE website accessed 4 August 2011 SOFC 系統的化學反應可以表達如下：Solid Oxide Fuel Cell SOFC FCTec website accessed August 4 2011 陽極反應：2H2 2O2 2H2O 4e 陰極反應：O2 4e 2O2 整體電池反應：2H2 O2 2H2O 熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC） 熔融碳酸鹽燃料電池（，縮寫：MCFC）要求 650C（1200F）高溫，類似於 SOFC。MCFC 以熔融鹼金屬碳酸鹽作電解質，並在高溫下，這種鹽變為熔化態允許電荷（負碳酸根離子）的在電池中移動。Molten Carbonate Fuel Cell Technology US Department of Energy accessed August 9 2011 用於熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）系統中的化學反應可表示如下：Molten Carbonate Fuel Cells MCFC FCTeccom accessed 9 August 2011 陽極反應：CO32 H2 H2O CO2 2e 陰極反應：CO2 ½O2 2e CO32 整體反應：H2 ½O2 H2O 如同固體氧化物燃料電池（SOFC），熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）的缺點包括緩慢的啟動時間，是因為它們的執行溫度高。這使熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）系統不適合移動應用，而這項技術將最有可能被用於固定式燃料電池。熔融碳酸鹽燃料電池技術的主要挑戰是電池的壽命短。高溫和碳酸鹽電解質導致在陽極和陰極的腐蝕。這些因素加速 MCFC 元件的分解，從而降低耐久性和電池壽命。研究人員正在透過探索耐腐蝕材料部件，以及可以增加電池壽命而不降低效能的燃料電池的設計，來解決這個問題。 鹼性燃料電池（AFC） 鹼性燃料電池（alkaline fuel cell AFC）是一種燃料電池，由法蘭西斯湯瑪士培根（Francis Thomas Bacon）所發明，以碳為電極，並使用氫氧化鉀為電解質，操作溫度約為攝氏 100250 度（最新的鹼性燃料電池操作溫度約為攝氏 2370 度）。NASA 早在 1960 年時便開始將它運用在太空梭及人造衛星上，包括著名的阿波羅計劃也使用這種燃料電池。AFC 的電能轉換效率為所有燃料電池中最高的，最高可達 70。 4 種主要燃料電池的比較 從 21 世紀初到現在，4 種主要燃料電池的研究開發進展比較如下：田辺茂著 『燃料電池の基礎マスター』 電気書院 2009 年 1 月 31 日第 1 版第 1 刷発行 ISBN 9784485610077 4 方式的比較 PEMFC 固體高分子 PAFC 磷酸 MCFC 熔融碳酸鹽 SOFC 固體氧化物 電解質 電解質材料 交換膜 磷酸鹽 碳酸鋰，碳酸鈉，碳酸 比如穩定氧化鋯 電解質 移動離子 H H CO O 電解質 使用模式 膜 在基質中浸漬 在基質中浸漬、或貼上 薄膜、薄板 反應 催化劑 鉑 鉑 無 無 反應 陽極 H2H2e H2H2e HCOHOCO2e HOHO2e 反應 陰極 tfrac 12 O2H2eHO tfrac 12 O2H2eHO tfrac 12 OCO2eCO tfrac 12 O2eO 執行溫度 執行溫度 80100 190200 600700 7001000 燃料 燃料 氫 氫 氫、一氧化碳 氫、一氧化碳 發電效率 發電效率 3040 4045 5065 5070 設想發電能力 設想發電能力 數 W 數十 kW 100 數百 kW 250kW 數 MW 數 kW 數十 MW 設想用途 設想用途 手機、家庭電源、汽車 發電 發電 家庭電源、發電 開發狀況 開發狀況 家庭用實用化、汽車 2015 年預計實用化 廢水處理廠、醫院、應急電源 家庭用實用化、大型定製在開發中 排名靠前的燃料電池型別的效率 燃料電池技術中的術語： 陽極（Anode）：發生氧化（電子的損失）的電極。對於燃料電池和其他原電池，陽極是負極端子；而在電解池（其中電解發生時），陽極是正極端子。 水溶液（Aqueous Solution）：水溶液指溶劑是水的溶液。由於水是自然界蘊含豐富的良好溶劑，因此在化學中常用到水溶液。Aqueous Solution Wikipedia 催化劑（Catalyst）：一種化學物質，可以提高反應速度但不被消耗；在反應之後，它可能可以從反應混合物中恢復，在化學上保持不變。催化劑可以降低活化能所需能量，允許更快地或在較低的溫度進行的反應。在燃料電池、催化劑促進氧化劑和燃料的反應。通常是將極細的鉑粉塗到碳紙或布上。催化劑表面粗糙、多孔，因此鉑的表面面積可以最大化接觸到氫或氧。催化劑的鉑鍍在燃料電池中膜的表面。 陰極：（Cathode）：發生還原（電子的獲得）的電極。對於燃料電池和其它原電池，陰極是正極端子；對於電解池（其中發生電解），陰極是負端。 電解質（Electrolyte）：該物質將帶電離子從一個電極傳導到另一個電極，位於燃料電池、電池或電解槽中。 燃料電池堆（Fuel Cell Stack）：單獨燃料電池串聯，以增加電壓。Fuel Cell Technologies Program Glossary Department of Energy Energy Efficiency and Renewable Energy Fuel Cell Technologies Program 7 July 2011 Accessed 3 August 2011 欲瞭解更多資訊，請參閱 應用 目前主流發展的應用產品，依據燃料電池發電量歸類，可分為定置型發電機、運輸工具、可攜式電源系統三大類。 定置型發電機 電力 固定燃料電池被用於商業、工業及住宅主要和備用電力。燃料電池能有效提供郊區電力，為分散式發電，如航天器、遠端氣象站、大型公園、通訊中心、農村處，包括研究站和某些軍事應用非常重要。執行簡單且輕量的氫 氧燃料電池系統，沒有重大的部件需要移動。由於燃料電池沒有移動部件，而且發電不涉及燃燒，在理想的情況他們可以實現起來，具 999999 的可靠性 Fuel Cell Basics Benefits Fuel Cells 2000 Retrieved 20070527。相當於六年產電執行其當中有不多於一分鐘的停機時間。Fuel Cell Basics Benefits Publisher Fuel Cells 2000 Accessed August 2nd 2011 因為燃料電池的電解槽系統本身，不儲存燃料，而是依賴於外部儲存單元，他們可以成功應用在大型能源儲存中，設定農村地區是一個例子。Fuel Cell Basics Applications Fuel Cells 2000 Accessed August 2nd 2011 有許多不同型別的固定式燃料電池，所以效率而異，但多數 40 至 60 的能源效率。Types of Fuel Cells Department of Energy EERE website accessed August 4 2011 然而，當燃料電池餘熱用於熱電聯產系統中熱建築時這種效率可以增加到 85。這是明顯比傳統的煤電廠，是隻有約三分之一的能源效益效率更高。Energy Sources Electric Power US Department of Energy Accessed August 2nd 2011 假設在規模、生產燃料電池可以節省 2040 的能源成本，當用於熱電聯產系統時 2008 Fuel Cell Technologies Market Report Bill Vincent of the Breakthrough Technologies Institute Jennifer Gangi Sandra Curtin and Elizabeth Delmont Department of Energy Energy Efficiency and Renewable Energy June 2010，燃料電池也比傳統發電更乾淨，因為氫源每個將產出 1000 千瓦小時（kWh）能量。US Fuel Cell Council Industry Overview 2010 pg 12 US Fuel Cell Council 2010 同時，相比 25 磅的常規燃燒系統產生的汙染物，燃料電池比常規燃煤電廠產生的氮氧化物排放量少 97。 現時，可口可樂、谷歌、沃爾瑪、思科、宜家、雀巢、日產、金百利和更多國際企業安裝或轉了燃料電池，以抒緩他們的能源需求 Kuo IrisCocaCola Walmart sign up for Blooms new fuelcell electricity service venturebeatcom httpventurebeatcom20110120bloomenergylaunchesfuelcellelectricityservicesignsupcocacolawalmart Retrieved 13 January 2012The Business Case For Fuel Cells Why Top Companies are Purchasing Fuel Cells Today Sandra Curtin and Jennifer Gangi Fuel Cells 2000 September 2010，可見燃料電池的發電效率及環保性在國際上得到認同。另有一個試點方案在華盛頓州的斯圖爾特島 Stuart Island Energy Initiative Sieiorg httpwwwsieiorg Retrieved 20090921 gives extensive technical details 上操作，那裡斯圖爾特島能源倡議建立了一個完整的閉環系統：太陽能電池板電源電解槽使得氫儲存在 200 磅 平方英寸（1400 kPa）壓力的 500 美製加侖（1900 L）儲存搭中，並執行 ReliOn 燃料電池來提供離網住宅的全電動後備。而在紐約州亨普斯特德，有另一個封閉的系統迴圈 2011 年底公佈發展。Hempstead Town ofTowns Answer to Clean Energy is Blowin in the Wind New Wind Turbine Powers Hydrogen Car Fuel Station Town of Hempstead Retrieved 13 January 2012 熱電聯產（CHP） 熱電聯產（CHP）燃料電池系統，包括微型熱電聯產（MicroCHP）系統的使用，為家庭，辦公樓和工廠同時產生電能和熱能（見）。系統生成恆定電力（出售把沒有被消耗的多餘的電力返回到電網），並在同一時間從餘熱中產生熱空氣和熱水。MicroCHP 通常小於 5 KWe 給或小型企業。 燃料電池餘熱可以在夏季直接注入地下提供進一步冷卻餘熱，而在冬季可以直接注入建築物。明尼蘇達大學擁有對這種型別系統的專利權。 熱電聯產系統可以達到 85 的效率（4060 是電 其餘是熱）。磷酸燃料電池（PAFC）構成了在現有 CHP 中在全球的最大部分，和可以提供接近 90 的聯合效率 PureCell Model 400 Overview UTC Power Accessed August 2 2011。熔融碳酸鹽（MCFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）也用於供熱和發電的聯產，並有電氣能源約 60 的效率。Comparison of Fuel Cell Technologies Departement of Energy Energy Efficiency and Renewable Energy Fuel Cell Technologies Program February 2011 熱電聯產系統的缺點包括緩慢的斜坡向上和向下速率，成本高，壽命短。HI Onovwiona and VI Ugursal Residential cogeneration systems review of the current technology Renewable and Sustainable Energy Reviews 10 5389 431 2006AD Hawkes L Exarchakos D Hart MA Leach D Haeseldonckx L Cosijns and W Dhaeseleer EUSUSTEL work package 3 Fuell cells 2006 它們另外需要有一個貯熱水箱來平滑產熱的地方，這在家庭用市場是非常不利的地位，因為空間對於住宅物業是一個很大的溢價。 運輸工具 火車 阿爾斯通公司在 2016 釋出了歐洲第一列氫燃料電池列車 Coradia iLint。 燃料電池車（FCEVs） 在 2013 年之前沒有可供商業銷售的燃料電池車，自 2009 年以來已釋出超過了 20 型別的燃料電池汽車（FCEVs）的原型和示範車。示範車型包括本田的，豐田的，梅賽德斯 賓士的。Hydrogen and Fuel Cell Vehicles Worldwide TÜV SÜD Industrie Service GmbH accessed on August 2 2011 在 2011 年 6 月的示範 FCEVs 行駛超過了 4800000 公里（3000000 英里）的里程，重新加註燃料超過 27000 次 Wipke Keith Sam Sprik Jennifer Kurtz and Todd Ramsden Controlled Hydrogen Fleet and Infrastructure Demonstration and Validation Project National Renewable Energy Laboratory September 11 2009 accessed on August 2 2011。示範燃料電池車已經能夠 在重新加燃料之間的續駛里程超過 400 公里（250 英里）。它們可以在小於 5 分鐘的時間內完成重新加燃料 Wipke Keith Sam Sprik Jennifer Kurtz and Todd Ramsden National FCEV Learning Demonstration National Renewable Energy Laboratory April 2011 accessed August 2 2011。 2014 年，南韓現代汽車開始在加州以租賃方式提供燃料電池車 Hyundai ix35 FCEV，一般消費者購買則要到 2015 年 10 月豐田 Mirai 從美國上市，到 2016 年 6 月時已經在美國、英國、丹麥、挪威、比利時等地販售。 儘管燃料電池車目前已上市，一些專家認為燃料電池汽車將永遠不會成為與其他技術相比具經濟競爭力 White Charlie Hydrogen fuel cell vehicles are a fraud Dvice TV July 31 2008，或將需要幾十年來讓它們變得有利可圖 Squatriglia Chuck Hydrogen Cars Wont Make a Difference for 40 Years Wired May 12 2008Boyd Robert S Hydrogen cars may be a long time coming McClatchy Newspapers May 15 2007 accessed August 13 2011。在 2011 年 7 月，通用汽車 CEO 和總裁 Daniel Akerson 表示，儘管氫燃料電池車的成本正在下降：氫燃料電池汽車仍然是太貴了，它可能並不實際直到 2020 年以後，我不知道。GM CEO Fuel cell vehicles not yet practical The Detroit News July 30 2011 and Chin Chris GMs Dan Akerson Fuelcell vehicles arent practicalyet egmCarTech August 1 2011 accessed February 27 2012 巴士 在世界上今天有超過 100 部燃料電池巴士執行。大部分燃料電池巴士是由，豐田（Toyota） ，和等公司生產。UTC 巴士已經積累了超過的行駛距離。Transportation Fleet Vehicles Overview UTC Power Accessed August 2 2011 燃料電池巴士比柴油和天然氣巴士的燃料經濟性要高出 39141。FY 2010 annual progress report VIII0 Technology Validation SubProgram Overview John Garbak Department of Energy Hydrogen Program 燃料電池巴士已經部署在世界各地：加拿大 Whistler 美國舊金山；德國漢堡；中國上海、北京；英國倫敦；巴西聖保羅；和其他地方。National Fuel Cell Bus Program Awards Calstart Accessed 12 August 2011 是一個全球性的合作努力，在試驗的燃料電池公共汽車。有影響的專案包括： 12 燃料電池巴士部署加州的 Oakland 和舊金山灣區。 在 2007 年一月，Daimler AG，36 部 Ballard Power Systems 的燃料電池巴士實驗巴士已經成功完成了一個在 11 個城市的三年的試執行。 在加州的 Thor 巴士車隊使用了燃料電池，由 SunLine Transit Agency 交通公司執行 為迎接 2022 年北京冬奧會，北京公交集團於 2021 年大量購入了氫燃料電池巴士，這些巴士起初用作冬奧會的保障用車，後主要運營於郊區線路。 叉車（堆高機） 燃料電池為動力的叉車是燃料電池在工業應用內最大的部門之一。Hydrogen Fueling Stations Could Reach 5200 by 2020 Environmental Leader Environmental Energy Management NewsJuly 20 2011 accessed August 2 2011 用於材料搬運的大多數燃料電池是質子交換膜燃料電池提供動力，但也有一些直接甲醇燃料叉車進入市場。目前正在運營的燃料電池車隊有大量的公司，包括西斯科食品，聯邦快遞貨運，GENCO（Wegmans 的，可口可樂，金佰利，和 Whole Foods），和 HEB 雜貨店的。Fact Sheet Materials Handling and Fuel Cells Fuel Cell and Hydrogen Energy Association Accessed August 2 2011 a hrefhttpswwwb2bcertcomgmpcertificationinburundi GMP Certification in Burundia 摩托車和單車類 在 2005 年，英國的智慧能源公司（Intelligent Energy ）生產的第一個氫氣執行摩托車（中性排放車）。摩托車有足夠執行 4 小時的燃料，並且以的速度在市區行駛了 100 英里（160 km）。在 2004 年本田利用本田燃料電池堆開發了一種燃料電池摩托車。還有其他幾個單車例子和腳踏車例子 Horizon fuel cell vehicles Transportation Light Mobility Horizon Fuel Cell Technologies 2010 Accessed August 2 2011 使用了氫氣燃料電池引擎。 在 2007 年中國上海，Pearl hydrogen power source technology Co ltd 公司展示了氫腳踏車，在第 9 屆中國國際燃油技術裝備和應用展示會。 飛機 thumb 由氫燃料電池驅動的 Fuel Cell Demonstrator 波音飛機 在 2008 年 2 月，波音公司的研究人員和在歐洲產業合作伙伴進行的飛行試驗，試飛了由燃料電池和輕型電池供電的載人飛機。這架所謂燃料電池演示者（Fuel Cell Demonstrator）飛機，使用了質子交換膜（PEM）的燃料電池 鋰離子電池的混合動力系統的電動馬達，電動馬達被耦合到常規的螺旋槳 Boeing April 3 2008 Accessed August 2 2011。2003 年，世界上第一個完全由燃料電池供電的螺旋槳驅動的飛機飛行。它的燃料電池是一個獨特的 FlatStackTM 的堆疊的設計，這允許所述燃料電池被整合在空氣動力學表面之下 First Fuel Cell Microaircraft 。 現在已經有了幾個燃料電池為動力的無人飛行器（UAV）。在 2007 年，一個 Horizen 燃料電池的小型無人機，創下無人機飛行距離的記錄 Horizon Fuel Cell Powers New World Record in UAV Flight Horizon Fuel Cell Technologies November 1 2007。軍事上特別感興趣這種應用，原因是它是低噪音，低散熱，可以飛到高海拔。2009 年，美國海軍研究實驗室（NRL）的離子虎（Ion Tiger）利用氫為動力的燃料電池，飛行了 23 小時 17 分鐘 Fuel Cell Powered UAV Completes 23hour Flight Alternative Energy News October 22 2009 Accessed August 2 2011。波音公司正在完成試驗的幽靈之眼（Phantom Eye），具有高空長航時（HALE），可用於飛行在 並有多達 4 天的時間進行研究和監測 Hydrogenpowered unmanned aircraft completes set of tests wwwtheengineercouk 20 June 2011 Accessed August 2 2011。燃料電池也被用來提供飛機的輔助動力，以取代化石燃料發電機，和以前用於啟動發動機和飛機上電器的電力需求。燃料電池可以幫助飛機減少二氧化碳和其他汙染物的排放和噪音。 船隻 世界上第一個燃料電池船 HYDRA 使用了鹼性燃料電池（AFC）系統，用 65kw 的輸出。冰島一直致力於到 2015 年將其龐大的捕魚船隊使用的燃料電池提供輔助動力，並最終提供船上的主要動力。阿姆斯特丹最近推出了其第一個燃料電池為動力的船，提供給市內周圍觀賞著名的和美麗的運河的遊客。2014 年臺灣在日月潭下水測試燃料電池客船「希望之星號」，客船使用「錫力科技」的燃料電池與鋰電池混合動力系統，採用質子交換膜 PEM 燃料電池技術，具備快速啟動、低溫工作 僅約 80C、長壽命以及適合多次連續啟停操作等優點。燃料電池混合動力大型電動船優遊日月潭 ，20150112。 潛艇 不依賴空氣推進潛艇可以使用燃料電池為動力。 德國和義大利海軍的 212 型潛艇所使用的燃料電池可連續下潛幾星期而不需要浮出水面。 U212A 是一個非核動力的潛艇，由德國海軍造船廠 Howaldtswerke 船廠開發的 Superstealth sub powered by fuel cell Frederik Pleitgen CNN Tech Nuclear Weapons February 22 2011 Accessed August 2 2011。該系統由 9 個質子交換膜燃料電池，每個可以提供 30kW 和 50kW 之間。潛艇的靜音給它探測其他潛艇的一個優勢。U212 U214 Attack Submarines Germany NavelTechnologycom Accessed August 2 2011 可攜式電源系統 使用燃料電池便攜電源系統可以在生活領域中使用（即電子產品，露營車，小木屋，海上），在工業領域中（即為偏遠地區提供電力，包括氣 油井場，通訊塔，安全，氣象站等）使用，和在軍事領域中使用。 相關應用 筆記型電腦，在沒有交流電的地方的充電應用。 小電器的行動式充電器 例如，提供充電給行動電話或者個人數位助理。 智慧手機，行動式電腦和平板電腦。 小型取暖電器 DVGW VP 119 BrennstoffzellenGasgeräte bis 70 kW DVGW（German） 食物儲存 一氧化碳探測器，電化學感測器。 加氫站 在 2010 年，在美國有超過 85 個加氫站。Alternative Fueling Station Locator US Department of Energy Energy Efficiency and Renewable Energy Alternative Fuel Advance Vehicle Center 14 January 2010 截至 2012 年 6 月，加州有 23 個加氫站執行。Ingram Antony RIP Hydrogen Highway California Takes Back Grant Dollars Green Car Reports 5 June 2012 在冰島，第一個公共加氫站在雷克雅未克市開放於 2003 年。這個加氫站服務戴姆勒 克萊斯勒公司建造的三個巴士，服務於雷克雅未克市公共交通網。 目前，德國在全國範圍內有 14 個加氫站並計劃到 2015 年擴大到 50 個，German Government announces support for 50 urban hydrogen refuelling stations 透過其公私合作夥伴關係現在的 GMBH 公司。日本也有，是作為日本氫燃料電池專案的一部分。十二個氫燃料站已在 11 個日本城市建成，並且到 2015 年將有額外的加氫站可能執行。Higashi Tadashi Initiative to Promote a Diffusion of Hydrogen Fuel Cell Vehicles Fukuoka Strategy Conference for Hydrogen Energy February 1 2012 accessed November 16 2013 加拿大，瑞典和挪威也有氫高速公路正在實施。 市場和經濟 2012 年，燃料電池在全世界市值超過 10 億美元，並且亞太國家運送超過 34 的燃料電池系統到世界各地。Navigant fuel cell industry passed 1billion revenue mark in 2012 Green Car Congress 12 August 2013 然而，截至 2013 年 10 月，還沒有在此行業中的上市公司能實現盈利。Wesoff Eric Will Plug Power Be the First Profitable Fuel Cell Company Greentech Media October 21 2013 在 2010 年，燃料電池堆的全球出貨量有 140000 單位，相較在 2007 年僅有 11000 單位的出貨量，並且 2011 年至 2012 年的全球燃料電池的出貨量有 85％的年增長速度。 在 2010 年，燃料電池的出貨量大約 50％的固定式燃料電池，在 2009 年的出貨量約為三分之一，並且燃料電池產業的四個主要生產國仍然是美國，德國，日本和韓國。Adamson KarryAnn and Clint Wheelock Fuel Cell Annual Report 2011 2Q 2011 Pike Research accessed August 1 2011 能源部的固態能量轉換聯盟發現，截至 2011 年 1 月，固定式燃料電池產生的電力裝機約每千瓦時 724 美元 775 美元。Solid State Energy Conversion Alliance SECA Cost Reduction US Dept of Energy 31 January 2011 accessed 1 August 20112011 年，布盧姆能源（Bloom Energy），一個主要的燃料電池供應商表示，其燃料電池發電每千瓦時 911 美分，其中包括燃料，維護和硬體的價格。Lower LockIn Energy Costs Bloom Energy accessed 3 August 2011Wesoff Eric Bloom Energy Plays the Subsidy Game Like a Pro April 13 2011 accessed August 1 2011 參看 能源發展 電網儲能 微型發電 納電子學 參考文獻 有關書籍 Vielstich W et al（eds）（2009） Handbook of fuel cells advances in electrocatalysis materials diagnostics and durability 6 vol Hoboken Wiley 2009 Gregor Hoogers 2003 Fuel Cell Technology Hand Book CRC Press James Larminie and Andrew Dicks 2003 Fuel Cell Systems Explained 2nd Edition John Wiley and Sons High Temperature Solid Oxide Fuel CellsFundamentals Design and Applications Elsevier 2003 Frano Barbir 2005 PEM Fuel CellsTheory and Practice Elsevier Academic Press EGG Technical Services Inc（2004） Fuel Cell TechnologyHand book 7th Edition US Department of Energy Matthew M Mench 2008 Fuel Cell Engines John Wiley Sons Inc 外部連結 H2international ejournal on hydrogen and fuel cells Fuel Cell Today Marketbased intelligence on the fuel cell industry Fuel starvation in a hydrogen fuel cell animation Animation how a fuel cell works and applications Fuel Cell Origins 18401890 EERE Hydrogen Fuel Cells and Infrastructure Technologies Program Thermodynamics of electrolysis of water and hydrogen fuel cells 2002Portable Power Applications of Fuel Cells Fuel Cell and Hydrogen Energy Association DoITPoMS Teaching and Learning Package Fuel Cells Solar Hydrogen Fuel Cell Water Heating Fuel Cell Technology One for the Future Category1838 年面世 Category 鮮綠環境主義 Category 能源轉換 Category 氫經濟 Category 氫技術 Category 儲能技術