سوخت های فسیلی منابع انرژی رو به زوالی هستند كه جامعه روبه توسعه انسانی را در آینده ای نه چندان دور دچار كمبود سوخت می سازد. با رشد سریع جمعیت و رسیدن آن به مرز 10 میلیار نفر تا 50 سال دیگر نیاز به منابع پایان پذیر سوخت افزایش خواهد یافت. از طرفی وسعت آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی زندگی در كره خاكی را دچار مشكل ساخته است. در این ارتباط شاهد قوانین سخت زیست محیطی و تخصیص اعتبارهایی برای تحقیق در زمینه بهره برداری از انرژی های نو بوده ایم.
به هر ترتیب ضرورت انتخاب جایگزین مناسب، ارزان قیمت و تمیز برای سوخت های فسیلی آشكار است. از جمله انرژی الكتریكی تولید شده به وسیله پیل های سوختی است، كه به دلیل بازدهی بسیار بالا و عدم آلایندگی محیط زیست ونیز مصرف هیدروژن به عنوان سوخت، در حال حاضر راه حل مناسبی جهت عبور از تنگنای انرژی و آلودگی محیط زیست می باشد (گاز هیدروژن را می توان از منابع انرژی تجدید پذیر و تجدید ناپذیر بدست آورد، امروزه اقتصادی ترین روش تولید هیدروژن استفاده از گاز طبیعی است).
پیل های سوختی بسیار كمتر از سوخت های فسیلی باعث آلودگی هوا می شوند، چون تنها خروجی آنها آب خالص است (در صورتی كه از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاینده های خروجی مقدار بسیار ناچیزی منوكسیدكربن و اكسیدهای نیتروژن هستند كه در حین تبدیل سوخت حاصل می شوند).
بازدهی پیل های سوختی حدود سه برابر موتورهای احتراق داخلی است (بازدهی پیل سوختی 40 تا 60 درصد است. در حالی كه بازدهی خودروهای دارای موتور احتراق داخلی، كمتر از 17 درصد می باشد). پیل های سوختی دارای قسمت یا قسمت های متحرك نیس ن تد . بنابراین به تعمیر یا تعویض قطعات احتیاج ندارند. صدای ناشی از كار پیل های سوختی بسیار كمتر از صدای موتور خودروهای احتراق داخلی است و احتمال انتقال پیل های سوختی از یک خودرو از كار افتاده به خودرو دیگر وجود دارد.
ابعاد استفاده از پیل های سوختی بسیار گسترده است. به عنوان مثال می توان از آنها در زیر دریایی ها، سفینه های فضایی، كشتی ها، هواپیماها و… استفاده كرد و یا آنها را در خودروها اعم از اتوبوس ها، كامیون ها، مینی بوس و سواری ها بكار برد. در مناطق دور افتاده كه امكان استفاده از شبكه برق سراسری وجود ندارد (روستاها) می توان از آنها به مثابه نیروگاه استفاده كرد. همچنین می توانند منبع تأمین نیروی برق برای مناطق حساسی نظیر بانك ها، مراكز معاملات سهام، بیمارستان ها و مراكز رایانه ای باشند.
1-1- تعریف پیل سوختی
پیل سوختی دستگاهی است الكتروشیمیایی كه انرژی شیمیایی حاصل از یک واكنش شیمیایی را به انرژی الكتریكی مفید تبدیل می كند. تبدیل انرژی در پیل سوختی تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الكتریكی است.
عملكرد پیل سوختی مانند باتری نیست كه انرژی را ذخیره كند، بلكه در پیل سوختی حالتی از انرژی به حالت دیگر تبدیل می شود. به طوری كه در این تبدیل مواد داخل پیل مصرف نمی شوند . همچنین چگالی انرژی باتری كمتر از پیل سوختی است و فرایند شارژ نمودن باتری بسیار پیچیده تر از پر كزدن تانك سوخت پیل سوختی می باشد. در باتری ها بعد از چندین بار شارژ شدن توان تبدیلات الكتروشیمیایی كاهش می یابد، حال آنكه در پیل های سوختی چنین محدودیتی وجود ندارد، به عنوان مثال توده پیل های سوختی كار كرده در یک خودرو قابل انتقال به خودرو جدید می باشد.