关于燃料电池的调研
最近对于燃料电池行业做了一些调研，以期从宏观方面来看待整个行业的发展，弥补长期研究材料这一局部领域所带来的眼界上的缺陷。
总的来说，电堆成本，氢气制备及储运，加氢站建设，依然是摆在燃料电池汽车前的三座大山。
成本分析
根据日本NEDO的数据，燃料电池核心系统是电堆，占整个燃料系统成本的60%，电堆主要材料包括质子交换膜、催化剂、双极板和气体扩散层。其中，催化剂成本最高，占比为53%；其他材料中，气体扩散层（13%），质子交换膜（11%），双极板（10%）。国内的情况则略有不同：
目前国内企业主要向美国杜邦公司采购质子交换膜，每平米成本约为400美元，数据显示80 kw的燃料电池需要约11.8平米的质子交换膜，单车质子交换膜成本就约3万元。
目前PEMFC的阴/阳极有效催化剂仍以铂和铂碳颗粒为主。2014年丰田mirai每辆车使用的铂为100克，2017年铂平均价格为211元/克，相当于每辆车的催化剂成本就有约2万元，预计未来将减少到30克左右。
双极板是输送和分配燃料的重要组件。过去主要用石墨制作双极板，它具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，但石墨的脆性造成了加工困难，因此加工费用非常高，加上比较不易减薄厚度，因此综合成本较高。
除此之外，规模生产也将大幅降低燃料电池成本。根据美国能源部燃料电池技术办公室（FCTO）的研究，当生产1000套质子交换膜燃料电池系统时，燃料电池堆栈的成本为154美元/kW，燃料电池系统的成本为216美元/kW，而生产10000套质子交换膜燃料电池时，燃料电池堆栈的成本大幅下降到了61美元/kW，燃料电池系统大幅下降到103美元/kW。
总之，经过对构成主要成本的关键组件质子交换膜、催化剂和双极板进行成本优化，同时加速推动规模化生产，燃料电池汽车的成本就能得到大幅下降。
制氢
如何获取廉价氢燃料是氢能源产业必须攻克的重点问题。目前，大约有95%的氢气来自于石油化工业，工业化氢气制备方式有很多种：天然气制氢，煤炭合成，甲醇制氢，光触媒制氢和电解水制氢。目前来看，天然气转换制氢或石油化工等工业活动副产品氢气分离性价比较高。因此，短期内氢气制备主要靠电解水和天然气、甲醇、煤等化石燃料。
从中期来看，制氢技术主要基于可再生资源如生物质制氢。生物质资源丰富，是重要的可再生能源，生物质可通过气化和微生物进行制氢。
长期来看，以太阳能为基础的零排放制氢技术将成为可能，这种技术的转化率还比较低，但是已经被本田的SHS加氢站所采用，高压水电解系统PowerCreator为核心，使用太阳能发电而来的电力运转，实现无排放的氢生产。
储氢
目前燃料电池汽车的主要燃料是气态氢气，主流的储氢方式还用高压存储，其优点在于简单方便，但也伴随着一些缺点，包括空间有限，必须使用耐高压容器；增加储氢压力会降低安全性且提高操作复杂度。两外两种储氢方式包括液态储氢和储氢材料储氢。
固态储氢材料储氢安全性好，运输方便，但是成本相对较高且受制于材料的储氢性能。目前储氢材料主要可分为三类：合金储氢材料，液态有机储氢材料以及纳米储氢材料。合金材料利用金属和氢在一定条件下可以结合为金属氢化物来实现储氢，是目前应用最为广泛的固态储氢技术。这些金属主要是稀土元素，例如LaNi5（荷兰Philips实验室）、TiFe（美国Brookhaven实验室）、Mg2Ni（美国Brookhaven实验室）、Ti/Zr系合金（日本松下公司）等。液态有机储氢材料利用不饱和液体有机物与氢的可逆脱/加氢反应实现储氢，常用有机物载体包括烯烃、炔烃、芳烃等，以单环芳烃为佳。纳米材料主要采用碳纳米管来吸附氢气，具有很高的发展前景。
Mirai采用70MPa高强度碳纤维储氢罐，实现了高达5kg的储氢量和5.7%的储氢质量分数，续航里程为550公里。如果遇到氢气泄露，搭载的传感器会第一时间感知并通过系统关闭车辆引擎。
加氢站
截止2017年年底，全球共有328座正在运行的加氢站，其中欧洲拥有139座，亚洲拥有119座，北美拥有68座，南美拥有1座，澳大利亚拥有1座。未来5年，全球主要国家将加快加氢站建设，到2020年，全球加氢站保有量将超过435座，2025年有望超过1000座。
加氢站的建设以及氢燃料的储存、运输等环节，仍然是产业发展的主要难题。目前加氢站建设成本1500万元左右（特斯拉超级充电站建造成本为30万美元），其中设备成本约占80%，当中并不含土地成本。而目前在加氢站建设补贴方面，单站国家补贴是400万元。建站成本高昂，加上关键部件的国产化难度大，成为目前国内加氢站建设的难点之一。不过需要注意的是，成本高是因为目前加氢站建设规模化程度不够，随着关键零部件的本土化和批量化，加氢站的成本会大幅降低，同时随着数量的增加，加氢站的建设成本也会逐步降低。
除了固定的大型加氢站之外，利用太阳能的小型加氢站以及移动加氢车将成为大型加氢站的有效补充。
燃料电池组件
目前采用的燃料电池系统主要包括用于提供反应燃料的氢气增湿器和空气压缩机，用于发生反应的电堆和水热管理系统（调节进气湿度和运行温度），以及对整个系统进行协调优化控制的电性能控制系统。其中核心部分为燃料电池电堆，主要包括膜电极MEA，双极板和密封圈三部分。
MEA
MEA是一种在一定温度和压力下，热压而成的三合一组件。由内到外分别为质子交换膜，催化剂层和气体扩散层。其中含有铂的催化剂制成浆料后通过喷涂机均匀负载在碳纸上形成催化剂层。MEA的制备技术对电极性能有着至关重要的影响。
国外的主流供应商有美国3M、美国杜邦、W.L. Gore&Associates、日本Asahi Glass、英国JM、德国Solvicore等；国内主要是部分研究机构如武汉理工新能源、大连化学物理所等在从事电极和MEA的研究。
质子交换膜
电解质膜的作用是允许质子通过而阻止未电解的燃料和氧化剂渗透到对方。PEMFC的质子交换膜均采用全氟化聚合物材料合成，该材料稳定性好、使用寿命长，相对来说可以保证良好的化学和电化学稳定性、高质子导电性、良好的阻气性能、高机械强度、与电极较好的亲和性。但是它的开发和生产难度很大，制造成本过高，售价昂贵。
最早用于燃料电池的质子交换膜是美国杜邦公司于60 年代末开发的全氟磺酸质子交换膜（Nafion ），此后，又出现了其它几种类似的全氟磺酸结构质子交换膜，包括美国Dow 化学公司的Dow 膜、日本Asahi Chemical 公司的Aciplex 膜和Asahi Glass 公司的Flemion 膜。目前主流供应商依然以美国杜邦为主。
国内研究机构如天津大学、武汉理工大学、大连化学物理所等在质子交换膜领域研究较久。商业化生产商主要是大连新源动力和上海神力科技和同济科技旗下的中科同力。
催化剂
由于使用昂贵的铂族金属作为催化剂，FCV的制造成本一直居高不下。现在研究领域针对如何降低Pt载量主要有两种技术路线：一种是将非贵金属元素（Fe，Co，Ni等）与Pt形成合金，或者合成具有core-shell结构的催化剂，贵金属Pt只存在于颗粒表层来降低Pt载量；另一种是研究非Pt催化剂，引入Fe-N-C等有机分子来提高催化性能。
目前铂催化剂的国外主流供应商有英国JM、日本TKK、美国E-TEK、德国BASF、比利时Umicore 等。国内贵研铂业、新源动力和武汉理工新能源都从事了燃料电池催化剂的研发。其中，新源动力和武汉理工新能源的主要研究方向分别为电堆和膜电极，催化剂比重较小，类似于美国Gore。而贵研铂业近年来将研究重心放在贵金属工业催化剂。
扩散层
扩散层主要有三方面的作用，一是支撑催化层，稳定电极结构；二是收集电流，并为电化学反应提供电子通道，气体扩散和散热途径；三是排出反应所产生的液态水。扩散层由碳纸和防水剂聚四氟乙烯（PTEE）组成，与催化层一起构成了燃料电池的电极。
目前扩散层主要技术仍掌握在日本东丽、加拿大Ballard、德国SGL等少数厂商手中。
双极板
双极板，又叫流场板，主要起到起输送和分配燃料，在电堆中隔离阳极阴极气体的作用。一般采用在石墨板上雕刻流道的方式设计。常用的流道有平行流道、回旋型流道、蛇行流道，目前广泛采用的双极板材料为无孔石墨板，金属板和复合材料双极板的应用也在逐步出现。
石墨是较早开发和用以制作双极板的材料。目前石墨基双极板的主流供应商有美国POCO、美国SHF、美国Graftech、日本Fujikura Rubber LTD、日本Kyushu Refractories CO.LTD、英国Bac2、加拿大Ballard 等。金属板开始在部分领域替代石墨双极板。表面改性的多涂层结构金属双极板具备较大的发展空间。目前金属双极板主要供应商有瑞典Cellimpact、德国Dana、德国Grabener、美国treadstone 等，国内还处于研发试制阶段。