一直以來(lái)，電池制造商都在想辦法替代電化學(xué)電池。更高的能量密度，更小的體積，更低的成本和更快的充電速率是需要考慮的問(wèn)題。考慮到這種充電電池的高價(jià)位、有限壽命和有限功率，這種便攜式電源所提供的電能也就不便宜了。

　　傳統(tǒng)電池將會(huì)被燃料電池取代嗎？

　　自1839年威廉先生發(fā)明燃料電池一來(lái)，它就一直不受重視。到了20世紀(jì)50年代，這種電力發(fā)電設(shè)備才第一次被美國(guó)用于太空和軍事計(jì)劃。80年代，當(dāng)科學(xué)家和股東們預(yù)見(jiàn)了一個(gè)由取之不盡的潔凈能源世界——氫能源，燃料電池再次被大力推行。他們預(yù)測(cè)汽車(chē)將由燃料電池驅(qū)動(dòng)，家庭供電將來(lái)自于自備燃料電池。90年代末期，由于燃料電池技術(shù)的推廣，很多人把它視為了通往未來(lái)之門(mén)。然而由于制作成本高而且使用壽命較短使其僅停留在預(yù)想階段。

　　燃料電池是利用氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生水和電能的。反應(yīng)過(guò)程不燃燒，無(wú)污染。而且副產(chǎn)物是純凈的水。Ballard公司（燃料電池技術(shù)先驅(qū)）用燃料電池產(chǎn)生的水泡茶給顧客喝，可見(jiàn)該反應(yīng)系統(tǒng)十分環(huán)保。又因反應(yīng)不產(chǎn)生廢氣，所以燃料電池可在密閉空間（如會(huì)客廳）里使用。理論上燃料電池的能量輸出很高，但有一半會(huì)通過(guò)熱能損失。

　　過(guò)去幾年里，便攜式燃料電池誕生了。其中，直接甲醇燃料電池（DMCF)是最有前途的。DMCF便宜、便捷、不需要重整制氫并擁有較好的電化學(xué)性能。目前DMCF可提供900Wh的電量和102Wh/L的能量密度，但是相較鋰電池它的尺寸還是有點(diǎn)大。它是通過(guò)不斷更換燃料盒充電的。像給汽車(chē)加油一樣，這樣可以連續(xù)供能。圖1展示了一種微型索尼混合燃料電池；圖2是向電池添加99.5%的純甲醇的演示圖。

圖1：微型混合燃料電池 （可提供300mW的持續(xù)電力）

　　圖2：東芝燃料電池（帶燃料盒）（99.5%的純甲醇存儲(chǔ)在10ml存儲(chǔ)槽中）

　　微型燃料電池的生產(chǎn)商坦言，高功率、小體積、低價(jià)格的新型電池的更新?lián)Q代仍需幾年時(shí)間。如今的微型燃料電池并不能直接替換掉傳統(tǒng)電池，而是作為車(chē)載電池的充電器對(duì)其連續(xù)充電。

　　微型燃料電池仍在研發(fā)階段，原因是多方面的。標(biāo)準(zhǔn)微型燃料電池輸出功率是300mW，只夠供手機(jī)充電。筆記本電腦每30W需要100個(gè)微型燃料電池連續(xù)供電。此外，交通運(yùn)輸當(dāng)局禁止飛機(jī)上乘客攜帶瓶裝燃料，這項(xiàng)規(guī)定也許很快就會(huì)改變。國(guó)際民用航空組織(ICAO)的危險(xiǎn)品專(zhuān)家小組（DGP）已經(jīng)特許在商業(yè)航班上運(yùn)輸和使用甲醇燃料電池了，但瓶裝氫依然禁止攜帶。

　　為了滿(mǎn)足筆記本電腦和其它電子設(shè)備對(duì)電池的需求，研發(fā)人員不斷對(duì)電池進(jìn)行改進(jìn)，如東芝推出了發(fā)電功率在20W至100W的燃料電池樣品，容量為100Wh/L樣品燃料電池。其單電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，比能量可與鎳鎘電池相媲美。但東芝并沒(méi)有表明該產(chǎn)品何時(shí)能商用。與此同時(shí)，松下聲稱(chēng)他們研發(fā)了一款與東芝開(kāi)發(fā)的燃料電池大小相似的功率在10W至20W燃料電池，其功率輸出已經(jīng)翻了一番。松下指出如果該燃料電池間歇地每天使用8小時(shí)，其壽命可達(dá)5000小時(shí)。而耐用性恰恰一直是燃料電池商業(yè)化的一個(gè)障礙。

　　Angstrom Power公司利用存儲(chǔ)的氫和來(lái)自空氣中的氧氣開(kāi)發(fā)了一款便攜式燃料電池。該系統(tǒng)沒(méi)有泵和風(fēng)機(jī)，所以沒(méi)有任何噪聲。比起使用甲醇的燃料電池，使用純氫的燃料電池效率更高且尺寸更小。旨在提供一個(gè)清潔，無(wú)噪音，可以在飛行時(shí)補(bǔ)充燃料的電源。同樣也有應(yīng)用到移動(dòng)電話(huà)上的可能。21立方厘米長(zhǎng)的盒式電池提供與10節(jié)一次性堿性電池同等的能量，唯一的副產(chǎn)物是水蒸汽，加一次燃料可以運(yùn)行20小時(shí)。

　　據(jù)Angstrom Power公司透露，微型氫燃料電池自行車(chē)燈在冬季和春季都呈現(xiàn)了良好的性能，用戶(hù)反饋都都非常良好。氫燃料存儲(chǔ)在21立方厘米的盒式電池中，可一次性提供約10節(jié)堿性電池的等效能量。反應(yīng)唯一的副產(chǎn)物是水蒸汽，添加燃料只需要花費(fèi)幾分鐘，可提供約20小時(shí)連續(xù)的運(yùn)行時(shí)間。

　　滿(mǎn)足一個(gè)小的自行車(chē)燈的電能消耗并不是那么困難，采用低消耗的LED技術(shù)時(shí)尤其如此。而另一方面，一臺(tái)筆記本電腦要求功率約為40W，一個(gè)小型燃料電池難以提供足夠的功率輸出以維持其需求。這一系統(tǒng)需要一個(gè)備用電池，實(shí)際上，燃料電池成為了電池的輔助部件，變成了一個(gè)充電器。燃料電池供電的移動(dòng)電話(huà)和數(shù)碼相機(jī)情況也類(lèi)似。

　　軍事領(lǐng)域和再制造領(lǐng)域也嘗試使用微型燃料電池。圖3展示了通過(guò)SFC（智能燃料電池）制成的便攜式燃料電池。該EFOY燃料電池每天能提供600至2160Wh的不同容量。

圖3：消費(fèi)市場(chǎng)上的便攜式燃料電池

　　燃料電池使得氫和氧轉(zhuǎn)換為電力同時(shí)得到干凈的唯一的副產(chǎn)物水，因此燃料電池可以在室內(nèi)用作發(fā)電機(jī)。

　　和從外表看起來(lái)一樣，要使得廣大消費(fèi)者接受，該產(chǎn)品還要解決許多問(wèn)題。問(wèn)題之一是起動(dòng)緩慢，另一個(gè)是陽(yáng)極的電化學(xué)活性低，與DMCF（直接甲醇燃料電池）比起來(lái)尤其明顯。負(fù)載情況下每個(gè)電池產(chǎn)生約1V的電壓，而較高的內(nèi)部電阻會(huì)引起電壓快速下降，內(nèi)部的極限功率帶寬導(dǎo)致了這一現(xiàn)象。第三個(gè)弱點(diǎn)是使用壽命比較短。當(dāng)新的電池輸出功率開(kāi)始衰退，同時(shí)使用一個(gè)類(lèi)似的老化電池作為輔助，容量也許能夠變得很高。其中一個(gè)制約因素是內(nèi)部阻抗逐漸升高，這限制了重負(fù)載電流的實(shí)際應(yīng)用。設(shè)備要求和運(yùn)行成本高是另一缺點(diǎn)。

　　遺憾的是，燃料電池還沒(méi)有取得像微電子技術(shù)那樣的突破。摩爾定律在這里并不適用。當(dāng)考慮燃料電池作為替代能源還處于瓶頸中時(shí)，傳統(tǒng)的電池看起來(lái)出奇的好。即使是在低溫下，電池組小巧，干凈，無(wú)噪音，并且能提供所需要高瞬間功率，我們希望燃料電池作為一種清潔能源順利應(yīng)用，成功拓展便攜式電源的范圍以及減少環(huán)境污染。