燃料电池有哪些局限性？

燃料电池的缺陷主要有以下几点：
1. 燃料电池本身成本高、寿命有待提高。
A）从DOE（Department of Energy）给出的报告来看，到2020年燃料电池系统要达到的目标是，成本：30 $/kWe；寿命：5000 h（针对PEMFC，以年产50万台计，寿命计算依据有效功率衰减10%），这相对于内燃机来说，目前是无优势的。从2015年DOE年度报告整理数据如下图 [1]。

B）以上的数据只是针对美国，对于中国，2015年车用的燃料电池寿命还在2000 h（台架可能达到3000 h）左右，由于主要是商业示范，成本更是远高于上图中的数值，这也是制约燃料电池汽车商业化的重要影响因素。
C）所以当前国内外的研发重点是如何延长燃料电池的寿命、和降低燃料电池的成本。目前的研究重点主要有以下方面 [2]：
电极材料层次：催化剂活性的变化，膜的质子传导能力的变化；
电堆结构层次：散热、内阻、气体扩散和水汽交换等能力；
燃料电池系统：空气再循环技术、稳定工况控制，启停机策略等；
燃料电池动力系统：动力系统构型设计与优话，车辆动力性指标确定，DC/DC的控制逻辑，动力电池匹配等。
D）清华张剑波教授 [3]有一篇文章曾对当前车用燃料电池研发的生态进行过分析，其中燃料电池的研究文章数量越来越多（08年经济危机导致研发有下降趋势，后又增加）

下图是当前燃料电池的研究领域细分，可以看出目前材料研究论文数量较多，尤其集中催化剂方面；在运行工况和条件方面，在水管理的文献最多，可以看出水管理在燃料电池方面的重要性。

2. 氢气成本：制氢、运氢、储氢
A）目前各国虽然都在大力推广燃料电池，但是氢气的来源问题目前并不是最主要的问题，而是氢气的储存与运输。从下图各国建设加氢站的目标来看，距离大规模商业化还比较远。这里不仅需要政府推动，还需要社会资本的投入与建设。

(图来自：[2])
B）氢气有一个特点，就是：氢脆现象。当钢收到高温高压氢（300 ℃，30 MPa）的作用时，引起钢的金属组织发生化学变化，结果使钢的强度和塑性下降，断口成脆性断裂的现象。而由于续驶里程的要求，车载储氢容器内的压力有70 MPa。所以目前储氢罐材料为了避免氢脆现象的产生，成本都较高。
3. 实际使用也就是商业化程度不够，数据积累不多，验证也不多。
A）这点不用多说，因为目前燃料电池汽车商业化还是小范围，所以得到的数据不多，自然在数据采集、验证等等方面还不够多。
B）这里需要提一下丰田的燃料电池汽车——Mirai, 已经批量化生产，性能优异。但是年产量不过数千台（2017年，北美市场预计3000台）。
4. 生产不足、供应链不完整
5. 技术人才不多
6. 技术标准不全面
7.基础设施投资不足
以上四点，可能与技术性关联不大，就不多谈。
谈了燃料电池这么多的缺点，必然要对——未来车用能源趋势——燃料电池的优点也要涉及一下。简单来说，石油预计的使用年限不足百年，锂离子电池的容量也很难大幅提高，尽管燃料电池有这么多的缺点，却掩盖不了它的优越性。正因为有这么多的缺陷，所以世界各国都希望在这个领域多做研究，成为这个领域的领导者！
优点主要有以下几点（不分重要性排列）
1. 效率高
2. 减少温室气体排放
3. 减少石油消耗
4. 促进可再生能源发展——氢气的储存和运输
5. 可用燃料种类多
6. 减少空气污染
7. 可靠性高
8. 适用性广
9. 安静
10. 维护要求低
11. 促进经济增长和维持领导力的新机会