隨著全球工業化進程不斷加快，化石燃料消耗量日益增加，對環境造成的污染越來越嚴重，迫切需要尋找一種作為替代品的清潔燃料。氫的來源豐富，不僅可以由其他能源來生產氫能，而且氫能可以高效地轉化為其他形式的能量。作為一種能源載體，氫在交通、工業和建筑等各個領域中都有重要的應用，并且使用氫能可以提高能源系統的靈活性。為此，需要對氫能和燃料電池的關鍵技術、未來發展方向和重點進行研究。

　　一、氫能源的重點應用領域

　　氫能源在國際上廣泛應用在交通、工業、建筑等領域，極大豐富了能源構成，降低了傳統化石燃料對環境的影響。

　　（一）交通領域

　　在交通領域中，用氫燃料電池取代化石燃料給汽車提供動力，能夠有效地解決空氣污染、噪音污染和CO2排放帶來的全球氣候變暖等環境問題。

　　氫燃料優化汽車效率。氫燃料電池電動汽車從本質上講是一個電動汽車。氫氣儲存在車上的高壓罐內，通過燃料電池將氫能轉化成電能給汽車提供動力。能量儲存在電池里面，使用電池里的電能可以優化操作效率。由圖1可以發現，與內燃機汽車和插電式混合動力汽車相比,氫燃料電池能明顯的降低碳排放量，同時其最大行駛里程可以達到純電動汽車的3倍。

　　氫燃料電池汽車價格居高不下。2015年，豐田公司宣布最新的氫燃料電池汽車在試運行期價格是6萬美元，但是該價格可能主要反映的是客戶的支付意愿，而不是生產汽車的成本，因為氫燃料電池汽車目前主要是針對高收入群體和汽車技術愛好者，并且要求在居住地附近有相應的加氫站。到現在為止，只有美國、德國、日本和韓國的部分城市擁有了配套的加氫站。通過表1的汽車動力方案成本之間的對比可以發現，與其他幾種汽車供能方式相比，燃料電池汽車的價格雖然目前價格很高，但未來有很大的下降空間，到2050年可以下降到現在價格的55%左右。

　　降低成本是發展氫燃料汽車的關鍵。從表2可以看出燃料電池系統的高成本增加了整個汽車的成本，未來的主攻方向是如何在減小成本的同時延長使用壽命。降低燃料電池系統的成本從理論上講是可行的，并且很大程度上決定了整個汽車的成本。但是高壓罐的成本卻很難下降，因為高壓罐的成本很大程度上取決于昂貴的復合材料，所以目前的研發重點集中在降低高壓罐的復合材料成本。電池和電力控制系統的成本隨著技術的進步都會有一定的下降，因為材料的限制不會下降得太多，但是高技術的融入會延長電池使用壽命，從而提高整個汽車的使用性能。