没有燃烧发动机的轰鸣，也没有发电机组的旋转，燃料电池在无噪声、无污染下将化学能直接转化成电能[1-3]。燃料电池是一种类似电化学电源的装置，不同于一般电化学电池之处是它的燃料和氧化剂是从外部提供（图1）。理论上燃料电池只要在燃料和氧化剂持续供给下可以一直工作下去。
燃料电池的分类是以其电解质来命名的。过去近40年中发展起来的电解质有碱性（如KOH）、酸性（磷酸和质子交换膜）、熔融盐和固体氧化物。在工作温度下，一些电解质是液体（如碱性、磷酸和熔融盐），一些电解质是固体（固体氧化物和质子交换膜），它们的工作温度从70℃，如碱性燃料电池（AFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC），到1000℃的固体氧化物燃料电池（SOFC）不等。每一个燃料电池由下面四部分组成
优点具体表现在它的转换效率高。图2说明了燃料电池和一般内燃机效率的比较。由于燃料电池没有卡诺循环，其效率在包括热利用的情况下可达到70%，电效率也可达到40～50%。燃料电池的另一个优点是环境污染低，特别是减少了由于燃烧所产生的氮氧化物（NOx
燃料电池的发展面临着机遇和诸多挑战。美国能源部了成本和寿命是燃料电池商业化的主要障碍[4]。其它方面，诸如体积能量比，重量能量比，以及热和水管理所带来的系统问题都需要解决。燃料电池的商业化必须要解决以下问题
燃料电池成本太高，要与内燃发动机竞争，其成本必须接近内燃机。目前内燃机成本为每千瓦25～35美元，燃料电池系统的价格必须接近每千瓦30美元才具备竞争力。燃料电池作为家用或其它辅助电源，其价格也必须低于1000$/kW。图3列出了燃料电池电堆不同部分所占的成本比例[5]。质子交换膜和电极催化剂的成本占了整个电池电堆成本的一半多。双极板和气体扩散层也占有很大的比例。要使燃料电池商业化，必须降低质子交换膜的成本，寻找非贵金属催化剂，以及生产低廉的气体扩散层和双极板。
（2）耐用性和可靠性
燃料电池的耐用性和可靠性有待提高。燃料电池系统的寿命至今还没有确切的标准。对于车用燃料电池系统至少要达到当代车用内燃机引擎的寿命，即5000小时的寿命（相当于150,000英里）。而对于家用燃料电池系统，其寿命要达到40,000小时，工作温度从-35℃至80℃，只有这样才能得到市场的认可。
（3）重量和体积
燃料电池系统的重量和体积必须减少以达到车用的要求。这不仅要求燃料电池电堆体积小，重量轻，也要求其它配件如传感器，压缩机，过滤器等要小。
其它诸如空气、热及水处理，如何利用废热等都需要的研究。美国能源部根据以上燃料电池发展所遇到的挑战，对于燃料电池各个部件进行攻关研究。去年美国公布了一亿美元的经费用于燃料电池研究，主要研究方向有质子交换膜和膜电极组合，催化剂和双极板
2、质子交换膜和膜电极组合的研究动态