（二）氢燃料电池技术

　　氢燃料电池不仅高效能，而且环保，尤其是质子交换膜燃料电池，未来市场发展前景广阔。

　　氢燃料电池的高性能。氢燃料电池是通过含有大量氢气的燃料与氧化剂发生化学反应直接产生电能，而不是利用燃烧来供能。相比于其他把化学能转化成电能的过程，它的发电效率更高，通常能达到32%-70%。一般而言，燃料电池里的燃料除了氢气，还有天然气、甲醇和柴油等其他液体燃料。如果使用的是纯氢气，燃料电池的排气是水蒸气，那么它对环境的影响可以忽略不计。虽然使用了烃类的燃料，就会有二氧化碳的排放，但是即便这样，使用燃料电池仍具有减轻碳排放的环境价值。

　　燃料电池类型。燃料电池可以根据它们膜的类型和操作温度分成不同的类型。燃料电池可分为：(1)质子交换膜燃料电池(PEMFC)；(2)碱性燃料电池；(3)磷酸型燃料电池(PAFC);(4)熔融碳酸盐燃料电池(MCFC);(5)固体氧化物燃料电池(SOFC)。

　　质子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池是燃料电池电动汽车最适合的选择。类似于电解槽，燃料电池也有一个电效率和功率输出的平衡。电效率在低负载时很高，且随着功率输出的增加而降低。质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的操作温度比较低，在80℃左右，另外的燃料电池操作温度就比较高，可以达到600℃(固体氧化物燃料电池)，这使得它们可以适用于热电联产系统中。

　　（三）氢燃料运输与配送

　　氢燃料的广泛应用，依赖完善的氢燃料运输配送基础设施，来保障氢能的高效使用。

　　加氢站。加氢站是燃料电池电动汽车燃料供应链中一个至关重要的因素，提供尽可能多的加氢站是实现消费者利益的先决条件。加氢站的设置在很大程度上是由每日氢燃料的需求量、车载氢燃料的储存方式，以及氢燃料的制造和运输方式等决定的。确定一个加氢站大小是关键的一步，一个小的加氢站初始阶段可能每天只需要50kg到100kg，但是在成熟以后的市场里，加氢站每天可能会需要2000kg氢燃料。加氢站的氢燃料可以由下面的两种途径来提供：（1）从一个集中生产氢的工厂运输到加氢站；（2）在加氢站里用较小规模的电解槽和天然气蒸汽重整生产氢气。每种方法都各有优点和不足：大规模、集中式制氢在大规模经济下尽量减少了制氢成本，但却需要运输氢燃料，这增加了使用氢的成本；在分散制氢、小规模制氢的情况下，减少了运输和配送成本，但是却增加了制氢的成本。因此，寻找最佳的网络配置需要详细分析并考虑多种因素，如制氢资源地理分布、现存基础设施情况和加氢站预计氢燃料需求量等。

　　氢气运输和配送。氢气的运输和配送方式主要有三种：气体管运输、液化罐运输和管道运输（如表4）。在选择氢气的运输方式时，需要综合考虑的固定成本和可变成本。气体管运输投资成本最低，但由于输送容量小，可变成本很高；与之相反的则是管道运输，高投资成本增加了固定费用，但却降低了可变成本。选择运输途径时需要考虑很多因素，其中加氢站氢气需求量和运输配送距离是两个最重要的因素。目前在管道运输方式上已经有相当丰富的经验，美国现有的氢气管道系统已达2400公里，欧洲已经接近1600公里。加氢站与氢燃料运输配送技术之间的联系是显而易见的，对于小加氢站，可以采用氢气气体罐运输或者现场制氢，而对于日用氢量大于500kg且没有现场制氢的加氢站，液化运输和管道运输是最好选择。因此，加氢站的设置决定了氢燃料运输路径的选择。

　　（四）可再生能源集成

　　氢能高效转化为电能。能否保障电网的供应可靠性是集成可再生能源的关键所在，这很大程度上取决于能源的储存方式。用光伏、风能和潮汐能等可再生能源来发电，可以解决困扰整个世界的能源问题和环境问题等。但是，可再生能源具有间歇性和分散性的特点，这对需要以最大限度保证电力供应可靠性的电网系统提出了全新的挑战。对于长期的大规模的储能系统，储存能源的能力是有限的，而且电解槽和燃料电池等技术组件非常昂贵，我们需要在低成本的前提下保证能源储存系统的储能效率。

　　地下储气库。将生产的电能转化为氢气，再把液态氢注入地下空间而形成一个地下氢气储气库无疑是一个很好的选择。地下储气库具有以下优点：（1）储存量大，机动性强，调峰范围广；（2）经济合理，虽然造价高，但是经久耐用，使用年限长达30到50年或更长；（3）安全系数大，安全性远远高于地面设施。表5显示，针对不同的地下储气库，在综合考虑安全性、技术可行性、投资成本和运营成本等指标时，地下岩溶储气库是氢气储集的最好选择。以氢气为基础的可再生能源整合系统，要基于多个变换步骤，导致在整个转化链中能量有效利用率较低，只有20%-30%，并且转化步骤越多，整体的效率越低，技术上还有很大的提高空间。