（二）氫燃料電池技術

　　氫燃料電池不僅高效能，而且環保，尤其是質子交換膜燃料電池，未來市場發展前景廣闊。

　　氫燃料電池的高性能。氫燃料電池是通過含有大量氫氣的燃料與氧化劑發生化學反應直接產生電能，而不是利用燃燒來供能。相比于其他把化學能轉化成電能的過程，它的發電效率更高，通常能達到32%-70%。一般而言，燃料電池里的燃料除了氫氣，還有天然氣、甲醇和柴油等其他液體燃料。如果使用的是純氫氣，燃料電池的排氣是水蒸氣，那么它對環境的影響可以忽略不計。雖然使用了烴類的燃料，就會有二氧化碳的排放，但是即便這樣，使用燃料電池仍具有減輕碳排放的環境價值。

　　燃料電池類型。燃料電池可以根據它們膜的類型和操作溫度分成不同的類型。燃料電池可分為：(1)質子交換膜燃料電池(PEMFC)；(2)堿性燃料電池；(3)磷酸型燃料電池(PAFC);(4)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC);(5)固體氧化物燃料電池(SOFC)。

　　質子交換膜燃料電池。質子交換膜燃料電池是燃料電池電動汽車最適合的選擇。類似于電解槽，燃料電池也有一個電效率和功率輸出的平衡。電效率在低負載時很高，且隨著功率輸出的增加而降低。質子交換膜燃料電池和堿性燃料電池的操作溫度比較低，在80℃左右，另外的燃料電池操作溫度就比較高，可以達到600℃(固體氧化物燃料電池)，這使得它們可以適用于熱電聯產系統中。

　　（三）氫燃料運輸與配送

　　氫燃料的廣泛應用，依賴完善的氫燃料運輸配送基礎設施，來保障氫能的高效使用。

　　加氫站。加氫站是燃料電池電動汽車燃料供應鏈中一個至關重要的因素，提供盡可能多的加氫站是實現消費者利益的先決條件。加氫站的設置在很大程度上是由每日氫燃料的需求量、車載氫燃料的儲存方式，以及氫燃料的制造和運輸方式等決定的。確定一個加氫站大小是關鍵的一步，一個小的加氫站初始階段可能每天只需要50kg到100kg，但是在成熟以后的市場里，加氫站每天可能會需要2000kg氫燃料。加氫站的氫燃料可以由下面的兩種途徑來提供：（1）從一個集中生產氫的工廠運輸到加氫站；（2）在加氫站里用較小規模的電解槽和天然氣蒸汽重整生產氫氣。每種方法都各有優點和不足：大規模、集中式制氫在大規模經濟下盡量減少了制氫成本，但卻需要運輸氫燃料，這增加了使用氫的成本；在分散制氫、小規模制氫的情況下，減少了運輸和配送成本，但是卻增加了制氫的成本。因此，尋找最佳的網絡配置需要詳細分析并考慮多種因素，如制氫資源地理分布、現存基礎設施情況和加氫站預計氫燃料需求量等。

　　氫氣運輸和配送。氫氣的運輸和配送方式主要有三種：氣體管運輸、液化罐運輸和管道運輸（如表4）。在選擇氫氣的運輸方式時，需要綜合考慮的固定成本和可變成本。氣體管運輸投資成本最低，但由于輸送容量小，可變成本很高；與之相反的則是管道運輸，高投資成本增加了固定費用，但卻降低了可變成本。選擇運輸途徑時需要考慮很多因素，其中加氫站氫氣需求量和運輸配送距離是兩個最重要的因素。目前在管道運輸方式上已經有相當豐富的經驗，美國現有的氫氣管道系統已達2400公里，歐洲已經接近1600公里。加氫站與氫燃料運輸配送技術之間的聯系是顯而易見的，對于小加氫站，可以采用氫氣氣體罐運輸或者現場制氫，而對于日用氫量大于500kg且沒有現場制氫的加氫站，液化運輸和管道運輸是最好選擇。因此，加氫站的設置決定了氫燃料運輸路徑的選擇。

　　（四）可再生能源集成

　　氫能高效轉化為電能。能否保障電網的供應可靠性是集成可再生能源的關鍵所在，這很大程度上取決于能源的儲存方式。用光伏、風能和潮汐能等可再生能源來發電，可以解決困擾整個世界的能源問題和環境問題等。但是，可再生能源具有間歇性和分散性的特點，這對需要以最大限度保證電力供應可靠性的電網系統提出了全新的挑戰。對于長期的大規模的儲能系統，儲存能源的能力是有限的，而且電解槽和燃料電池等技術組件非常昂貴，我們需要在低成本的前提下保證能源儲存系統的儲能效率。

　　地下儲氣庫。將生產的電能轉化為氫氣，再把液態氫注入地下空間而形成一個地下氫氣儲氣庫無疑是一個很好的選擇。地下儲氣庫具有以下優點：（1）儲存量大，機動性強，調峰范圍廣；（2）經濟合理，雖然造價高，但是經久耐用，使用年限長達30到50年或更長；（3）安全系數大，安全性遠遠高于地面設施。表5顯示，針對不同的地下儲氣庫，在綜合考慮安全性、技術可行性、投資成本和運營成本等指標時，地下巖溶儲氣庫是氫氣儲集的最好選擇。以氫氣為基礎的可再生能源整合系統，要基于多個變換步驟，導致在整個轉化鏈中能量有效利用率較低，只有20%-30%，并且轉化步驟越多，整體的效率越低，技術上還有很大的提高空間。