隨著人類對能源問題的日益重視，許多非使用化石能源且運作過程零污染的發電技術，在近年來發展迅速，燃料電池、太陽能與風力發電等都屬於此潔淨能源的範疇...
隨著人類對能源問題的日益重視，許多非使用化石能源且運作過程零污染的發電技術，在近年來發展迅速，燃料電池、太陽能與風力發電等都屬於此潔淨能源的範疇。
燃料電池為近幾年來研發最為廣泛、技術發展最為迅速的電源技術，具有構造簡單、電力密度高、效率高、環保等特性，其低溫(約80℃)操作和啟動快速的優勢，更促使燃料電池成為未來電動車輛、分散式發電系統及3C產品應用最具影響力之技術。
燃料電池的種類隨著電解質的不同而不同，從鹼性(alkaline fuel cell, AFC)、質子交換膜(Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)、直接進料甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)和磷酸(phosphoric acid fuel cell, PAFC)燃料電池和熔融碳酸鹽燃料電池(molten carbonate fuel cell, MCFC)，到固態氧化物燃料電池(solid oxide fuel cell, SOFC)。不同的燃料電池除電解質外，其他如操作溫度、電極材料、使用燃料，及發電效率等亦各有不同。
質子交換膜燃料電池(PEMFC)以氟素系高分子膜用作為電解質有兩個優點，首先，它容易以普通溫度開機和低於80℃的操作溫度，並且它每單位面積有高能量密度，體積可被縮小。
由於這些特性，PEMFC能夠應用於各種領域。例如，燃料電池汽車的動力、供應住宅電力與熱水回收的發電系統，和作為筆記型電腦與手機之可攜式電力來源的供給。日本與歐美各廠商，關於PEMFC的實際應用皆激烈競賽中。
當在1987年Ballard透過使用由Dow Chemical公司發展的高分子薄膜在燃料電池的電流密度方面獲得增加時，PEMFC開始獲得廣泛注意。1997年Ballard從 DaimlerChrysler和Ford接受了投資，建立供應燃料電池的共同公司，現今是PEMFC發展方面的世界領導者。
在日本，Toyota和Honda從2002年12月開始租約燃料電池汽車方式。他們設法改進燃料電池達到與內燃機幾乎相等的性能。這是燃料電池汽車技術中的重要里程碑和對於PEMFC的實際運用的主要一大步。然而，仍然有許多困難要戰勝，並且要花費很長時間直到使燃料電池汽車商業化和普遍化。以下就各領域發展現況與未來商機做分析。
隨著選擇燃料車輛提供我們的目前能源危機的一個經濟和友好的解決辦法，燃料電池汽車被看成是最終主要汽車。日本汽車製造廠商分享他們為汽車應用需要使燃料電池技術商業化，以解決能源問題和拯救全球環境。事實上，幾乎所有日本的汽車製造廠商都是透過某種方法以發展燃料電池汽車和增加研發速度。日本政府批准領導汽車製造廠商在公開道路上的測試使用燃料電池汽車，目前已完成了開車測驗和租賃燃料電池汽車。
然而，燃料電池汽車的表現還沒達到汽油發動汽車的一般水準，因為目前燃料電池汽車比傳統汽車還更重、更大和更昂貴。同樣，有許多技術要挑戰，如費用減少的克服、在寒冷地區的啟動、體積縮小和可靠性。因此，需由汽車製造廠商斷定PEMFC發動的燃料電池汽車是否確實能達到如同汽油發動車輛的性能和費用的效率。
燃料電池汽車將會是氫氣時期後的劃時代發明，但只是石油時期的選擇之一。因此，目前例如直接注射汽油混合汽車、直接注射柴油混合汽車、天然氣汽車、電動汽車和燃料電池汽車的各種種類的車輛，隨當代的需求，每一個國家中的環境和地區、補助金取得和獎勵建造燃料補充站不同。假如他們處於與汽電混合車幾乎完全相同的價格狀態時，燃料電池汽車就會是第一個選擇。因此，汽車製造廠商繼續改進燃料電池技術以克服這個困難挑戰。
然而，儘管燃料電池汽車有足夠很大的潛力改變汽車工業，除非有戲劇性的改變能源政策和燃料電池汽車技術的重要突破，否則汽油發動的汽車和汽電混合車將是10年內第一個選擇的可能性。
扼要地講，燃料電池汽車的商品化取決於下面的條件為：費用減少、增加燃料電池的可靠性和耐久性與氫氣儲存方法的標準。國內在汽車工業之設計能力多仰賴美日，且汽車燃料電池所需投入之研發成本相當龐大，汽車業者僅止於市場分析層面。
定置型之發展目前以日本為主，The New Energy and Industrial Technology Development Organization(NEDO)在1990年代對定置型燃料電池宣傳各種應用項目，包括數kW之常壓定置型燃料電池(SANYO)、10kW高電流的常壓定置型燃料電池(Mitsubishi)、30kW高電流的常壓定置型燃料電池(Toshiba)。2000年代集中於1kW燃料電池的發展，且計畫發展達到5kW或10kW定置型燃料電池的大市場。
日本氣體協會(JGA)目前扮演先鋒公司，幫助發展住宅使用的燃料電池，而日本氣體器具檢查協會(JIA)則從2000年度開始檢查定置型燃料電池原型產品，並且從2003年的春季起檢查住宅使用的第三代燃料電池。這是為了要檢查操作性能、安全性和把燃料電池使用在住宅廢熱回收發電系統的基本資料收集。這些原型產品透過Matsushita Electric Industrial、Matsushita Electric Works、Toshiba IFC、Mitsubishi Electric、Sanyo Electric、Toyota汽車、Ebara Ballard、H Power、Fuji Electric、Nippon Oil Corporation和Mitsubishi Heavy Industries提供。2002～2003年The New Energy Foun-dation(NEF)在日本境內43個區域內進行家庭定置型燃料系統測試，其他公司如Nippon Oil公司也進行獨立區域測試。
隨著定置型燃料電池的不同燃料，有天然氣、LP氣體，煤油、氣體和石油公司皆已看見對定置型燃料電池商品化的大商機。例如，2004年度Osaka Gas與Matsushita Electric Industrical、Ebara Ballard、Sanyo Electric和Toshiba IFC共同發展使定置型燃料電池商業化。2002年Honda製做1kW gas-engine廢熱發電系統，且計畫在2002～2005年商業化前每年賣3,000個裝置。這套系統在市場期望燃料電池為住宅使用時引起了注意。
工研院能資所在定置型燃料電池之設計發展近年來亦有許多突破，例如燃料電池設計能力可達8,000瓦、電池發電系統整合技術達到3,000瓦，此技術之研發已經逐漸邁入成熟期，預計未來幾年即可轉移技術給國內產業界；能資所亦在新竹成立燃料電池測試中心，此測試中心之設立不但提供極佳的環境設備供研究發展之用，同時亦可提供業者進行產品性能檢測，加速國內燃料電池產業之發展。
在2003年設備製造商期望發展實用水準的定置型燃料電池，但是，在可靠性、40,000小時的耐久性和費用的問題尚未解決，因為這其中至少要花5年驗證 40,000小時的耐久性，而且即使一年生產100,000個裝置，每裝置的商業價格亦會高達美金4,500～9,000的價位。當燃料電池汽車更清楚地實現到普及化和減少燃料電池的材料費用時，定置型燃料電池期望大約在2010年可商品化和展開。
延遲定置型燃料電池商品化的另一個原因是把定置型燃料電池僅僅看作是下一代的熱水供應系統；而燃料電池汽車在汽車工業方面將有很大得足以透過革命方法改變工業標準的衝擊。那麼，如定置型燃料電池有製造商仍然是無把握的允諾和將來產生利益。最後定置型燃料電池商品化的成功取決於費用，我國在量產技術的設計及研發，將有機會使燃料電池發展成為國際型專業量產產業，而設計能力的發展亦有機會成為國際型燃料電池專業設計中心。
可攜式燃料電池在PEMFC應用方面已引起市場注意。對於可攜式燃料電池的需求依據如可攜式裝置，像是筆記型電腦、數位相機和手機需要長效型電源，避免時常電池變化的增加；傳統鋰離子電池不足以供應可攜式裝置大量的功率。
在日本中，發展可攜式燃料電池目前正在高度競爭中，DMFC的製造商Toshiba、Hitachi和Casio等製造出原型產品和宣稱他們大約在 2004～2005年將使DMFC燃料電池商業化。Toshiba已經改進了實際使用，幾乎達到實際可連接筆記型電腦的DMFC。
PEMFC的製造商Ballard、Palcan和Paul Scherer Institute等研發出1kW大小的緊急發電系統。目前不斷電(un-interruptible power)、電力品質(power quality)等更高層次的需求，如醫院停電時可馬上供應病患的維生系統、資料中心電腦設備的不斷電系統使資料得以立即存取。我國在電腦及手機之代工及設計，已成為國際重鎮，對於未來燃料電池應用於此3C產品之前景十分看好，可攜式燃料電池之發展具有相當好的背景及機會，頗獲國內業者吸引，但由於技術仍待突破，業者基於著眼於短期利益投入者有限。
總之，燃料電池想要廣泛採用，雖然仍有很多技術問題有待逐步改善，例如增加能量的轉化率、延長壽命、降低操作溫度與費用等，其中一項亟待突破的，就是氫氣燃料的供應問題。當氫能時代來臨時，商機將不侷限於燃料電池和運用，將有一個大氫氣聯繫的工業包括氫氣生產、氫氣存儲和供應的基礎設施發展，讓大環境轉向以氫為主的「綠色」能源體系，進入不耗用地球自然資源的時代。從以上的分析得知國外在燃料電池與氫能技術研發投入均較國內積極，雖然我國具有極佳的工業基礎及背景，然而業者真正願意走在前端掌握契機者卻及有限，相對於所看到之國外發展，特別是日本的積極投入，顯然國內業者消極許多，依此而往，未來國內極可能僅止於依賴日本企業之殘餘價值，值得大家思索及警惕。