随着全球工业化进程不断加快，化石燃料消耗量日益增加，对环境造成的污染越来越严重，迫切需要寻找一种作为替代品的清洁燃料。氢的来源丰富，不仅可以由其他能源来生产氢能，而且氢能可以高效地转化为其他形式的能量。作为一种能源载体，氢在交通、工业和建筑等各个领域中都有重要的应用，并且使用氢能可以提高能源系统的灵活性。为此，需要对氢能和燃料电池的关键技术、未来发展方向和重点进行研究。

　　一、氢能源的重点应用领域

　　氢能源在国际上广泛应用在交通、工业、建筑等领域，极大丰富了能源构成，降低了传统化石燃料对环境的影响。

　　（一）交通领域

　　在交通领域中，用氢燃料电池取代化石燃料给汽车提供动力，能够有效地解决空气污染、噪音污染和CO2排放带来的全球气候变暖等环境问题。

　　氢燃料优化汽车效率。氢燃料电池电动汽车从本质上讲是一个电动汽车。氢气储存在车上的高压罐内，通过燃料电池将氢能转化成电能给汽车提供动力。能量储存在电池里面，使用电池里的电能可以优化操作效率。由图1可以发现，与内燃机汽车和插电式混合动力汽车相比,氢燃料电池能明显的降低碳排放量，同时其最大行驶里程可以达到纯电动汽车的3倍。

　　氢燃料电池汽车价格居高不下。2015年，丰田公司宣布最新的氢燃料电池汽车在试运行期价格是6万美元，但是该价格可能主要反映的是客户的支付意愿，而不是生产汽车的成本，因为氢燃料电池汽车目前主要是针对高收入群体和汽车技术爱好者，并且要求在居住地附近有相应的加氢站。到现在为止，只有美国、德国、日本和韩国的部分城市拥有了配套的加氢站。通过表1的汽车动力方案成本之间的对比可以发现，与其他几种汽车供能方式相比，燃料电池汽车的价格虽然目前价格很高，但未来有很大的下降空间，到2050年可以下降到现在价格的55%左右。

　　降低成本是发展氢燃料汽车的关键。从表2可以看出燃料电池系统的高成本增加了整个汽车的成本，未来的主攻方向是如何在减小成本的同时延长使用寿命。降低燃料电池系统的成本从理论上讲是可行的，并且很大程度上决定了整个汽车的成本。但是高压罐的成本却很难下降，因为高压罐的成本很大程度上取决于昂贵的复合材料，所以目前的研发重点集中在降低高压罐的复合材料成本。电池和电力控制系统的成本随着技术的进步都会有一定的下降，因为材料的限制不会下降得太多，但是高技术的融入会延长电池使用寿命，从而提高整个汽车的使用性能。