燃料電池是一種能量轉化裝置,它按照電化學原理,即原電池工作原理,等溫的把儲存在燃料和氧化劑里的化學能直接轉化成電能,所以實際上過程是氧化還原反應。在運行時,外部供給電池的氫在燃料極放出電子變成氫離子,氫離子通過電解質后轉向空氣極,而電子則通過外電路到達空氣極。在空氣極,由外部供給電池的氧,與氫離子和電子產生反應生成水。電能則由外電路進行輸出。燃料電池和普通的干電池都是將化學能轉換成電能的裝置,但是兩者有一個很大的不同點,即封存在干電池中參與化學反應的物質最終會消耗殆盡,反應停止,就不能再輸出電能;但是對燃料電池來說,只要能不斷地給它提供燃料氣體和氧化劑,化學反應就能一直進行下去,從而不停地輸出電能。燃料電池研究與開發(fā)集中在四大技術方面：（1）電解質膜；（2）電極；（3）燃料；（4）系統(tǒng)結構。日美歐各廠家開發(fā)面向便攜電子設備的燃料電池，尤其重視（1）～（3）方面的材料研究與開發(fā)，

 

燃料電池中僅次于電解質膜的構件材料便是電極材料，通過它可提取出由甲醇溶液經過分解反應生成的H+（質子）和電子。在電極處的反應，Pt發(fā)揮催化作用。反應速度是與Pt粒子的表面成正比，所以力求Pt的粒子直徑要小，爭取每單位重量有更大的表面積。實踐證明，Pt粒子的直徑一小下來，會出現多個Pt顆粒凝聚而降低催化能力的問題。NEC公司基礎研究所發(fā)現碳原子納米錐狀結構（CarbonNano-horn）上可附著2nm直徑的Pt顆粒（Pt原子直徑為0.3～0.4nm），并且Pt不含凝聚。于是，NEC利用CarbonNano-horn材料作為電極試制出以甲醇為燃料的燃料電池。

 

燃料電池汽車的車用儲氫器必須具有較高的單位質量儲氫密度。美能源部認為，車用高壓儲氫的單位質量密度至少應為6%，即每立方米儲存60公斤氫氣。為了滿足汽車480公里續(xù)航能力的要求，一次需儲氫大約4到7公斤。目前小型汽車的車用儲氫方式大多采用高壓儲氫，工作壓力為70兆帕（Mpa）的碳纖維儲氫瓶是目前家用汽車的最佳選擇，其售價大約為3000美元。研究人員正在致力于開發(fā)新的材料和制造工藝，以進一步降低儲氫氣瓶成本。目前正在進行的另一研究方向是，通過采用高表面積材料研究低壓吸附儲存氫氣。