鉴于阿波罗计划期间开发和改进的所有令人难以置信的技术，我们不可能只找出一件硬件，使人类首次载人登陆另一个天体成为可能。但如果要列出1969年土星五号顶部最重要的十件设备，燃料电池的排名肯定相当靠前。
阿波罗燃料电池。图片来源：James Humphreys
阿波罗服务舱使用的三个碱性燃料电池（AFC）比当时的电池更小更轻，在注入液氢和液氧后，每个都能产生高达 2300 瓦的功率。无论如何，航天器都需要携带液氧来维持其生命支持系统。最棒的是，作为反应的副产品，燃料电池产生了可饮用水。
AFC 几乎完美地契合了载人航天飞行，因此几年后，当 NASA 设计航天飞机时，他们决定将其作为航天器的主要电源也就不足为奇了。虽然每个轨道飞行器都配备了备用电池以备不时之需，但燃料电池负责从发射前几分钟一直到着陆期间为航天器提供电力。没有备用方案。如果燃料电池出现问题，任务就会被缩短，机组人员只能返回地球——在航天飞机 30 年的服役生涯中，这种情况确实发生过几次。
对于NASA来说，对这项新技术抱有如此大的信心似乎有些不可思议，但实际上，燃料电池在当时也并不是什么新鲜事物。NASA在1965年后期的双子座任务中首次测试了燃料电池对载人航天器的适用性，而弗朗西斯·托马斯·培根早在1932年就开发了这项核心技术。
那么人们不禁要问……如果燃料电池技术已有近 100 年的历史，并且足够可靠和有能力在 20 世纪 60 年代将宇航员送上月球，那么为什么我们今天却没有看到它们得到更多的应用呢？
燃料电池101
在继续哀叹它们在我们的日常生活中消失之前，也许花点时间解释一下燃料电池是什么会有所帮助。
在最基本的配置中，燃料电池的布局与传统电池并非完全不同。它有一个用作负极的阳极、一个用作正极的阴极，以及位于两者之间的电解质。实际上，可以使用多种不同的电解质，这反过来又决定了电池的工作压力和消耗的燃料。但我们无需深入探讨这些细节——只要理解电解质允许带正电的离子通过，而带负电的电子被阻挡就足够了。
电子渴望到达电解质另一侧，所以一旦燃料电池接入电路，它们就会迅速穿过电解质到达阴极。每个电池通常不会产生太多电能，但将多个电池串联起来，就能将总输出功率控制在一个可用的范围内。
另一个需要考虑的因素是催化剂。同样，具体细节可能会根据燃料电池的类型及其消耗的物质而变化，但一般来说，催化剂的作用是分解燃料。例如，在阳极镀上一层薄薄的铂，会导致氢分子在通过时分裂。
地面车辆应用
因此我们知道，直到 2011 年航天飞机退役之前，美国宇航局都广泛使用燃料电池，但航天器并不是唯一使用燃料电池作为动力的交通工具。
采用燃料电池的丰田 Mirai 自 2015 年起上市。
从原型车到量产车型，已经有不少汽车使用了燃料电池。事实上，丰田、本田和现代目前都有燃料电池汽车在售。然而，燃料电池汽车的普及程度并不高，主要集中在日本和加州，因为这些地方几乎是唯一能找到加氢站的地方。
当然，并非所有车辆都需要在公共加油站加油。虽然也曾出现过燃料电池驱动的公共汽车和火车，但同样，它们都没有取得广泛的成功。21世纪初，也曾出现过一些实验性的燃料电池飞机，但由于电动飞机总体上仍处于起步阶段，这些努力受到了阻碍。
有趣的是，除了太空应用之外，燃料电池似乎在水上应用领域最为成功。虽然燃料电池在水上应用领域仍占少数，但多年来已出现多艘燃料电池客运渡轮，其中一些至今仍在运营。世界各国海军也对此颇感兴趣，德国和意大利政府正在合作研发212A型潜艇。潜艇上的九个燃料电池每个都能产生高达50千瓦的功率，它们共同作用，使潜艇能够在水下潜航数周——这通常只有核动力潜艇才能实现。
个人发电厂
虽然燃料电池汽车仅取得了有限的成功，但该技术还有许多其他应用，其中一些应用可以说比氢气呼吸列车更有趣。
至少在一段时间内，燃料电池似乎有望为我们的个人设备（例如手机和笔记本电脑）提供动力。现代设计不再需要阿波罗时代硬件所需的液氧，而是可以吸入大气。虽然仍然需要氢气，但氢气可以像许多其他市售气体一样，通过小型可更换气瓶提供。
这一概念的巅峰之作当属 Horizon MiniPak。这款手持式燃料电池旨在以惊人的 2 瓦输出功率为所有 USB 设备供电，并使用氢气瓶，氢气瓶空了可以丢弃，也可以通过家用电解系统重新填充。据报道，每个氢气瓶的氢气量足以产生 12 瓦时的电量，相当于现代 18650 电池的电量。
该设备于 2010 年消费电子展 (CES) 上首次亮相，但尽管当时媒体报道即将进行商业发布，但尚不清楚它是否真的大量售出。
纵观目前市面上的产品，一家名为EFOY 的公司推出了几款小型燃料电池，似乎是为房车和船只设计的。它们当然不是手持式的，最小的型号大约只有小型微波炉那么大，但至少能输出 40 瓦的功率。不幸的是，真正的问题在于燃料——EFOY 的装置并非吸入氢气并吐出纯净水，而是消耗甲醇，并产生一种副产品——被无形之火活活烧死，这简直是一场潜伏的生存噩梦。
DIY 能解决吗？
如果自由市场无法提供价格实惠的便携式燃料电池，那么或许黑客和创客社区可以帮你找到解决方案。毕竟，这里是 Hackaday——我们每天都会报道各种消费设备的家庭替代品。
但这次却并非如此。虽然确实存在像开放燃料电池这样前景光明的项目，但我们实际上并没有看到该领域有太多进展。在撰写本文时，通过搜索旧目录，我们发现“燃料电池”一词在这些页面上出现的次数不到80次，而且几乎都在讨论一些新的商业开发。有两个不同的燃料电池项目入围了2015年Hackaday奖，但不幸的是，这两个项目似乎都走向了死胡同。
亲爱的读者，问题很简单：主流燃料电池的瓶颈究竟在哪里？这项技术其实并不复杂，网上搜索一下就能发现，很多公司都在销售燃料电池的零部件，甚至提供交钥匙系统。现在居然还有个叫“燃料电池商店”的网站，为什么我们还没看到更多这样的公司呢？你心里有燃料电池项目的想法吗？欢迎在评论区留言告诉我们。
原文： https://hackaday.com/2025/08/21/ask-hackaday-where-are-all-the-fuel-cells/