สิริชนก จันทร์ใบ
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

วิสัยทัศน์และความท้าทาย

“ข้าพเจ้าเชื่อเป็นอย่างยิ่งว่าสักวัน ระบวนการรวมตัวกันของไฮโดรเจนและออกซิเจนเกิดเป็นน้ำ จะกลายเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานความร้อนและแสงที่ไม่มีวันหมด” ที่มา หนังสือ “The Mysterious Island” แต่งโดย Jules Verne ปี ค.ศ. 1874

คำว่า เซลล์เชื้อเพลิง สำหรับคนเมื่อร้อยกว่าปีก่อนคงเป็นอะไรที่นึกภาพไม่ออก จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1960 ที่ได้มีการนำไฮโดรเจนมาใช้ในการขับเคลื่อนยานอวกาศ นับแต่นั้นอีกกว่า 160 ปี จนกระทั่งปัจจุบันถึงได้มีการนำเทคโนโลยีไฮโดรเจนมาใช้จริงบนพื้นโลก จากก่อนหน้านี้ที่ปรากฏอยู่แค่ในนิยายวิทยาศาสตร์ สู่การนำไปใช้งานในห้วงอวกาศก่อนการนำมาใช้ที่ระดับพื้นโลก   

เซลล์เชื้อเพลิงนี้ถือว่ามีศักยภาพสูงมากที่จะผลิกโฉมหน้าการใช้พลังงานในระบบขนส่งและการผลิตพลังงาน  ซึ่งถ้าใช้ร่วมกับพลังงานทดแทนแล้วจะทำให้ระบบขนส่งและการผลิตพลังงานไม่สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากเท่าที่เป็นอยู่ในขณะนี้

ทั้งนี้ทั่วโลกกำลังตื่นตัวอย่างมากในการทุ่มเทกำลังความสามารถไปกับการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีนี้เพื่อนำมาใช้งานให้ได้จริงในเร็ววัน  ดังนั้นมาดูกันว่า ไฮโดรเจน ที่จะใช้เป็นตัวกลางสร้างพลังงานที่ไม่มีวันหมดนี้ (ไม่เรียกเชื้อเพลิง) จะเข้ามามีบทบาทในตลาดด้านระบบขนส่งและด้านพลังงานได้อย่างไร

เกาะ Vanuatu ที่ตั้งอยู่ทางเหนือของประเทศออสเตรเลีย สูญเสียรายได้ทั้งหมดจากการส่งออกไปกับการนำเข้าน้ำมันเชื้อเพลิง ทำให้รัฐบาลตัดสินใจที่จะนำประเทศก้าวเข้าสู่เศรษฐกิจบนฐานพลังงานไฮโดรเจน อีกทั้งบนเกาะนี้มีประชากรอาศัยอยู่เพียงแค่ 200,000 คน เท่านั้น

ทั้งนี้รัฐได้ตั้งเป้าไว้ว่าจะหยุดการนำเข้าน้ำมันให้ได้ภายในปี ค.ศ. 2010  และเพื่อให้เป้าหมายที่ตั้งไว้บรรลุผลรัฐบาลจึงจำเป็นต้องสร้างความร่วมมือกับกลุ่มประเทศอุตสาหกรรม เพื่อผลักดันให้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้า พลังงานขับเคลื่อนรถยนต์ระบบใหม่ เรือ และรถโดยสารประจำทาง ซึ่งคาดว่าแนวทางในการผลิตไฮโดรเจนบนเกาะ Vanuatu จะได้จากการใช้พลังงานทดแทน  

ถ้าพิจารณาทั้งวงจรการผลิตและการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิง เราจะพบว่าตลอดทั้งกระบวนการก่อผลกระทบโดยตรงต่อธรรมชาติ เพราะน้ำมันต้องมีทั้งการขุดเจาะ กลั่น และขนส่งไปยังที่ที่มีความต้องการใช้ ซึ่งทุกขั้นตอนมีส่วนก่อมลภาวะเป็นพิษให้กับสิ่งแวดล้อม แต่ถ้าเป็นไฮโดรเจนสามารถที่จะผลิตขึ้นได้จากหลายกระบวนการและจากวัตถุดิบหลากหลายชนิด เช่นไบโอแมส เป็นต้น

หรือจะผลิตจากน้ำด้วยการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ก็ได้ และที่สำคัญโรงผลิตไฮโดรเจนสร้างขึ้นที่ไหนก็ได้และปรับได้หลายขนาด ตั้งแต่เล็กไปยังขนาดใหญ่ก็สามารถทำได้ ทำให้ไม่ต้องการระบบขนส่ง นำไปสู่การเพิ่มความคล่องตัวและเกิดการกระจายของแหล่งผลิตพลังงานย่อยอย่างทั่วถึง

โดยส่วนใหญ่แล้วประเทศที่กำลังพัฒนามักจะมีสภาพแวดล้อมที่เหมาะแก่การใช้แหล่งพลังงานทดแทน พลังงานสะอาด เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม อีกทั้งระบบการกระจายแหล่งพลังงานของประเทศเหล่านี้ก็ยังถือว่าไม่สมบูรณ์ เพราะยังเหลือระบบสาธารณูปโภคอีกหลายส่วนที่ต้องก่อสร้างเพิ่มเติม เมื่อเทียบกับกลุ่มประเทศอุตสาหกรรมอื่น ๆ

ดังนั้นการก่อสร้างระบบโครงสร้างเพื่อเป็นการรองรับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เฉพาะจุดน่าจะเป็นทางเลือกที่น่าสนใจกว่า ซึ่งจะนำไปสู่การพึ่งพาน้ำมันน้อยลง และส่งผลให้การนำไฮโดรเจนเข้ามาร่วมใช้กับแหล่งพลังงานทดแทนเกิดความสะดวกมากขึ้น

สำหรับประเทศที่ได้ก้าวเข้าสู่หรือกำลังจะเปลี่ยนไปใช้พลังงานทดแทนร่วมกับเทคโนโลยีไฮโดรเจนแล้ว ถือว่าเป็นการปลดปล่อยประเทศจากสภาพมลภาวะเป็นพิษและค่าใช้จ่ายจำนวนมหาศาลในการนำเข้าแหล่งพลังงาน ซึ่งประเทศอุตสาหกรรมหลายประเทศกำลังพยายามถีบตัวเองออกจากปัญหาที่กำลังรุมเร้านี้อยู่

 เพราะบางประเทศในแถบเอเชียหรือแอฟริกาที่มีระบบโครงสร้างสาธารณูปโภคที่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ น่าจะใช้วิกฤตให้เป็นโอกาสที่ดีที่จะเปลี่ยนไปใช้แหล่งพลังงานย่อยแทนการก่อสร้างโรงกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อเป็นศูนย์กลางกระจายกระแสไฟฟ้าไปตามสายทองแดง เพราะทั้งเสาไฟฟ้าและสายไฟคิดเป็นต้นทุนราคาแพงมากทีเดียว 

ปัญหาอีกอย่างของการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงคือ การที่ไม่มีใครทราบแน่ชัดว่าปริมาณน้ำมันสำรองมีเหลืออยู่เท่าไหร่  สำหรับกลุ่มสหภาพยุโรปได้คาดการณ์ไว้ว่าการนำเข้าน้ำมันจากต่างประเทศจะเพิ่มสูงขึ้นอีกถึง 90% ในปี ค.ศ. 2020 โดยเฉพาะในส่วนของระบบขนส่งที่มีอัตราการพึ่งพาน้ำมันมากถึง 67%

ดังนั้นพลังงานทดแทนจึงเป็นแหล่งพลังงานอีกแหล่งที่สามารถรองรับการขาดแคลนเชื้อเพลิงในอนาคตได้ เช่นเดียวกับก๊าซธรรมชาติที่เป็นแหล่งพลังงานที่มีอยู่อย่างจำกัดเหมือนกับน้ำมัน เพียงแต่ไม่ทราบแน่ชัดว่าจะมีให้ใช้ไปได้อีกนานสักเท่าไหร่ ซึ่งก๊าซธรรมชาติสำรองที่มีอยู่ในกลุ่มสหภาพยุโรปน่าจะมีปริมาณเพียงพอที่จะใช้ไปได้อีกประมาณ 20 ปี ถ้าคงอัตราการบริโภคเท่ากับที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน 

ดังนั้นการขยับจากการใช้เชื้อเพลิงถ่านหินเป็นน้ำมัน สู่ก๊าซธรรมชาติแล้วก็เสมือนเป็นการย้ายจากการพึ่งพาแหล่งเชื้อเพลิงอย่างหนึ่งสู่อีกอย่างเท่านั้น ไม่ได้เป็นการแก้ปัญหาอย่างแท้จริง ไม่เหมือนกับไฮโดรเจนซึ่งเป็นเสมือนเชื้อเพลิงที่ไม่มีวันหมดและผลิตได้จากวัตถุดิบหลายชนิด สามารถเปรียบได้กับกระแสไฟฟ้าที่ให้อิสระกับผู้บริโภคสูงมากเพราะสามารถผลิตได้หลายวิธี

ยกตัวอย่างเช่นจากพลังงานน้ำอย่างเขื่อน หรือพลังงานนิวเคลียร์ เป็นต้น นอกจากนี้การใช้ไฮโดรเจนเป็นการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมไปในตัว ซึ่งขณะนี้พบว่าประเทศที่มีอัตราการนำเข้าน้ำมันสูงสุดสามอันดับแรก  อย่างเช่น  สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และเยอรมัน ขยับมาเป็นสามประเทศผู้นำด้านเทคโนโลยีไฮโดรเจนไปแล้ว

ตลาดของเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงขณะนี้ยังถือว่าอยู่ในขั้นเริ่มต้นเท่านั้น  โดยมีบริษัทเช่น  International Fuel Cells และ General Electric ที่ได้ทำการเปิดตลาดการขายเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อการผลิตไฟฟ้าและความร้อนขนาดใช้ในครัวเรือนไปแล้วในช่วงปี ค.ศ. 2002

นอกจากนี้ยังมีอีกบริษัทคือ Coleman ที่ได้เปิดตลาดหม้อแปลงไฟฟ้าที่ส่งกำลังด้วยเซลล์เชื้อเพลิง แถมหม้อแปลงไฟฟ้ายังไม่สร้างมลภาวะจึงสามารถนำมาใช้ภายในอาคารได้ นอกจากนี้ในแถบสแกนดิเนเวีย เช่นใน ไอซ์แลนด์ มีบริษัท DCH Technologies ที่ได้เริ่มขยายตลาดตัวเก็บประจุไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อรองรับเทคโนโลยีไฮโดรเจนแล้ว

นอกจากนี้ยังมีบริษัท Ballard ที่เป็นผู้ผลิตรายแรกที่ตั้งโรงงานผลิตเซลล์เชื้อเพลิงขึ้นในปี ค.ศ. 2001 โดยได้ผลิตแหล่งกำเนิดพลังงานแบบพกพาสำหรับใช้ในรถยนต์ รถบัส รวมทั้งขยายไปยังโทรศัพท์มือถือ รถเข็นคนพิการอัตโนมัติ คอมพิวเตอร์แบบพกพา สกรูไดรเวอร์ไฟฟ้า กล้องวีดีโอ และอุปกรณ์พกพาทั้งหลาย               

ถ้าเทียบกับแบตเตอรี่ขนาดกำลังวัตต์เดียวกันแล้วเซลล์เชื้อเพลิงมีข้อดีมากกว่าหลายเท่า เช่น เบากว่า มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า และยังใช้เวลาสั้นกว่าในการชาร์จพลังงาน

รูปที่ 1 ระบบส่งกำลังที่พัฒนาโดย a) กลุ่มความร่วมมือUTC Fuel Cells b) Ballard Power Systems

รูปที่ 2  วงจรการใช้ไฮโดรเจนกับรถยนต์

โดยในช่วงของปี ค.ศ. 2003 - 2004 ที่ผ่านมา ได้มีการทยอยเปิดตัวต้นแบบ รถยนต์ รถมอเตอร์ไซด์ รถบัส ที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนออกมาไม่ขาดสาย (ตัวอย่างเช่น รูปที่ 2-12) ซึ่งได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก และการเปลี่ยนจากการใช้รถยนต์สันดาปภายในสู่การใช้รถไฮโดรเจนจะช่วยให้อากาศในตัวเมืองมีคุณภาพดีขึ้น

ทั้งยังเป็นการลดปัญหามลภาวะทางเสียงจากท้องถนนด้วย เป็นการพัฒนาคุณภาพชีวิตคนเมืองให้ดีขึ้นมาก ซึ่งจะเห็นว่าการคำนึงถึงสิ่งแวดล้อมเป็นวิธีการหนึ่งที่ช่วยเพิ่มคุณภาพชีวิตให้กับคนเมืองได้

รูปที่ 3  Clean MINI

รูปที่ 4  2004 Mercedes-Benz W169 A200

รูปที่ 5  Ford Focus Mk 2 ST

รูปที่ 6  2002 GM HY Wire Concept

รูปที่ 7  2005 Honda FCX Concept

รูปที่ 8  2005 Hyundai Tucson Hybrid

รูปที่ 9 Mazda RX-8

รูปที่ 10  X-TRAIL FCV (Direct Hydrogen)

• Volkswagen และ Toyota  ก็กำลังพัฒนารถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์ไฮโดรเจนเช่นกัน
นอกจากนี้ยังมีสองถึงสามบริษัทที่กำลังทำการวิจัยเพื่อผลิตรถโดยสารประจำทางที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ดังตัวอย่างต่อไปนี้

รูปที่ 11 A hydrogen-fuelled bus in Reykjavik, Iceland.

• Thor Industries (บริษัทผู้ผลิตรถบัสที่ใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกา) ใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงที่พัฒนาจากกลุ่มความร่วมมือนานาชาติ UTC power

รูปที่ 12 Hydrogen fuel cell bus. IRISBUS. Madrid, 2003.

แต่ปัจจุบันนี้คนเรายังต้องอาศัยการขนส่งสินค้าด้วยรถบรรทุกขนาดใหญ่ที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำมันดีเซล ซึ่งก่อปัญหามลภาวะอยู่ดี ถึงแม้ว่าเราจะพยายามนำไฮโดรเจนมาใช้ แต่ไฮโดรเจนยังไม่สามารถใช้ในการขับเคลื่อนรถบรรทุกขนาดใหญ่ได้

ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องลดการขนส่งสินค้าด้วยวิธีนี้ควบคู่กันไปด้วย และเปลี่ยนไปใช้เรือขนส่งที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนแทน หรืออาจจะใช้เรือบินที่บรรจุก๊าซฮีเลียมที่เบากว่าอากาศเพื่อให้เรือบินลอยได้ และใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นต้นกำลังในการขับเคลื่อน โดยพลังงานที่มอเตอร์ใช้มาจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในช่วงกลางวัน

ส่วนเวลากลางคืนจะขับด้วยการเผาไหม้ไฮโดรเจน โดยไฮโดรเจนเองจะถูกผลิตขึ้นระหว่างวันจากพลังงานส่วนหนึ่งของเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งเรือบินที่ว่าไม่ต้องการลูกเรือคอยควบคุม ใช้เพียงรีโมทควบคุมระยะไกลก็พอ ซึ่งจะทำให้การขนส่งสินค้ามีประสิทธิภาพและมีความปลอดภัยต่อชีวิตคนมากขึ้น

โดยในเยอรมนีมีบริษัทถึงสามแห่งที่กำลังจะสร้างเรือบินขับเคลื่อนด้วยหัวจักรต้นกำลังของรถไฟแบบทั่วไป ๆ โดยหนึ่งในนั้นคือ บริษัท Zeppelin ซึ่งเป็นบริษัทที่เคยสร้างเรือบินประวัติศาสตร์ Hindenburg ที่เกิดอุบัติเหตุไฟไหม้และตกที่นิวเจอร์ซี่ในปี ค.ศ. 1937 

แนวโน้มการเปลี่ยนชนิดของแหล่งกำเนิดพลังงานนี้ถือว่าเป็นทิศทางที่ดี เพราะว่าในช่วงหลายร้อยปีที่ผ่านมามีความพยายามในการพัฒนาและวิจัยหาระบบการผลิตพลังงานขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ต้นทุนต่ำโดยคำนึงถึงทั้งด้านแรงงานและต้นทุน

ซึ่งการผลิตพลังงานแบบศูนย์กลางต้องมีการขยายสายส่งกำลังมากขึ้นทำให้ศูนย์กลางที่ว่ากลายเป็นแหล่งปล่อยมลภาวะแหล่งใหญ่ อีกทั้งการขยายการส่งกำลังต้องเพิ่มจำนวนเสาไฟฟ้าแรงสูงที่เป็นค่าใช้จ่ายทั้งสิ้น

พลังงานทดแทนแบบไฮโดรเจนนี้จะไม่สร้างมลภาวะใด ๆ กับสิ่งแวดล้อมและไม่มีสารปนเปื้อนจากโรงผลิตไฟฟ้าชนิดนี้เกิดขึ้น และยังผลให้การสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อเป็นศูนย์กลางการผลิตถูกล้มเลิกไปโดยปริยาย แม้เซลล์เชื้อเพลิงจะเป็นหน่วยผลิตไฟฟ้าขนาดเล็กก็ตาม แต่กลับให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่า

แต่ทั้งนี้การใช้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งผลิตพลังงานจะสร้างให้ใหญ่หรือเล็กก็ได้ขึ้นกับความต้องการของผู้บริโภค เพราะการขยายขนาดของหน่วยผลิตทำได้อย่างง่ายดายด้วยการเพิ่มจำนวนเซลล์เชื้อเพลิงให้มากขึ้นเท่านั้นเอง

ข้อดีของเซลล์เชื้อเพลิงที่ให้ประสิทธิภาพสูงถือเป็นส่วนดีที่สำคัญที่สุดของหน่วยกำเนิดพลังงาน และเซลล์เชื้อเพลิงไม่ต้องคอยเฝ้าควบคุมดูแลตลอดเวลา จึงสามารถใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมหรือใช้รีโมทควบคุมระยะไกลก็ยังได้ นอกจากนี้ข้อดีในเรื่องความเงียบทำให้โรงผลิตไฟฟ้าแบบนี้ติดตั้งในแหล่งชุมชนได้

ซึ่งความร้อนส่วนเกินจะไปช่วยเพิ่มความอบอุ่นให้เขตพื้นที่ชุมชนในเมืองหนาวได้เป็นอย่างดี เช่น การทำน้ำร้อนที่ใช้ในครัวเรือน หรือใช้ในการอุ่นอากาศภายในที่อยู่อาศัย หรือยังใช้กับโรงงานอุตสาหกรรมได้ด้วย ซึ่งทั้งหมดเป็นการช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการใช้แหล่งพลังงานทดแทนชนิดนี้ให้สูงขึ้นไปอีก

การทดแทนด้วยแหล่งกำเนิดไฟฟ้าย่อยนี้เป็นการช่วยเพิ่มความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของประเทศได้อย่างดีเพราะการใช้แหล่งกำเนิดพลังงานหน่วยย่อยนี้ทำให้เราลดค่าใช้จ่ายในการสร้างเสาไฟฟ้า สายเคเบิ้ลทองแดง ทั้งยังไม่ต้องไปเบียดเบียนพื้นที่ธรรมชาติเพื่อติดตั้งเสาไฟอีกด้วย ที่สำคัญที่สุดเป็นการลดการสูญเสียพลังงานจากการส่งถ่ายไฟฟ้าระยะไกล เพราะถ้าคิดเป็นเงิน พลังงานสูญเสียจากการส่งระยะไกลนี้นับเป็นเม็ดเงินมหาศาลทีเดียว 

ต่อไปที่พักอาศัยรวมทั้งโรงงานจะต้องติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงของตัวเองเพื่อเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและความร้อน  โดยอาจมีการใช้ร่วมกับ กังหันลม ความร้อนใต้พิภพ เซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งค่าใช้จ่ายสุทธิจะมีความคุ้มค่ามากกว่า

จนอาจเรียกได้ว่าไฮโดรเจนเป็นตัวนำพลังงานที่ยอดเยี่ยมที่สุดแล้ว (Smart Software Agents) เพราะนอกจากค่าใช้จ่ายสุทธิที่คุ้มค่าแล้วยังเป็นการผลิตเชื้อเพลิงที่ไม่มีวันหมดให้กับยานยนต์ทุกประเภท

โดยภาพรวมแล้วคาดว่าในอนาคตจะไม่เหลือผู้ผลิตไฟฟ้ารายใหญ่เพียงไม่กี่รายอีกต่อไป  แต่จะกลายเป็นผู้ผลิตไฟฟ้ารายย่อยที่มีจำนวนผู้ผลิตมากขึ้น

ความท้าทายที่สำคัญของการขยายเทคโนโลยีไฮโดรเจนคือการขาดระบบโครงสร้างหลักรองรับการบริการและจำหน่ายไฮโดรเจน

รถยนต์ไฮโดรเจนรุ่นแรก ๆ คงจะขายได้ในกลุ่มยานยนต์ที่วิ่งอยู่ในเขตพื้นที่จำกัดเท่านั้น เช่น รถจำพวก รถแท็กซี่  รถบัส  รถบริษัทหรือรถประจำตำแหน่งบริการเฉพาะในเขตพื้นที่ รถเช่า ทำให้จุดบริการเติมไฮโดรเจนเพียงไม่กี่จุดก็เพียงพอต่อการรองรับความต้องการใช้ไฮโดรเจนได้ แต่ถ้าต้องการขยายการใช้ไฮโดรเจนสู่รถยนต์ส่วนบุคคลในวงกว้างแล้วละก็ คงต้องมีการวางระบบโครงสร้างและศูนย์บริการไฮโดรเจนให้มากขึ้น 

ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ของเยอรมนีอย่าง BMW ได้ทำการผลิตรถยนต์ที่สามารถใช้กับเชื้อเพลิงได้สองระบบคือทั้งน้ำมันเชื้อเพลิงและไฮโดรเจน โดยเก็บแยกถังกัน เพราะในกรณีฉุกเฉินที่ไฮโดรเจนหมดก็สามารถเติมน้ำมันแทนได้

ซึ่งในเครื่องยนต์รุ่นปัจจุบันสามารถใช้เทคนิคการปรับแต่งเครื่องยนต์ที่ไม่ยุ่งยากเพื่อให้รถใช้ได้ทั้งสองระบบ แต่ทั้งนี้ทาง BMW เองประมาณการณ์ไว้ว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านี้จะมีสถานีให้บริการไฮโดรเจนเพิ่มมากขึ้น

แต่ต้นทุนของอุปกรณ์ในระบบการผลิตไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิงกลายมาเป็นอุปสรรคใหญ่ในการนำเทคโนโลยีไฮโดรเจนมาใช้ ส่วนหนึ่งที่ทำให้ราคาของเซลล์เชื้อเพลิงมีราคาแพงอยู่ที่ตัวคะตะลิสที่ต้องใช้คือ ทองคำขาว

โดยขณะนี้มีความต้องการใช้ทองคำขาว 1 กรัมต่อการผลิตไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ (โดยราคาต่อหน่วยกรัมของทองคำขาวเมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2544  มีราคาอยู่ที่ 15 ดอลลาร์สหรัฐ) โดยในปี 2004 กลุ่มความร่วมมือ PNGV ซึ่งเกิดจากความร่วมมือระหว่างรัฐบาลและบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ของอเมริกัน ตั้งเป้าว่าจะลดอัตราการใช้ทองคำขาวให้เหลือเพียง 0.2 กรัมต่อการผลิตไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์

ส่วนบริษัท Ford และ Toyota ก็ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีไฮโดรเจน โดยทั้งสองบริษัทนี้ถือว่ามีชื่อเสียงมายาวนานในการเป็นผู้นำนวัตกรรมและเทคโนโลยีใหม่ ๆ ผสมกับวิธีการลดต้นทุนด้วยกระบวนการผลิตในปริมาณมาก ๆ (Mass Production) 

ทั้งนี้งานวิจัยที่พัฒนาโดยบริษัท ฟอร์ด [Ford 1999] ชี้ให้เห็นว่าราคาของเซลล์เชื้อเพลิงสามารถปรับลดลงมาได้เท่ากับเครื่องยนต์สันดาปภายในในปัจจุบัน ซึ่งสิ่งท้าทายหลัก ๆ ในขณะนี้คือการผลิตจริงแบบ Mass Production ให้ได้ เพราะขณะนี้รถยนต์ไฮโดรเจนยังเป็นเพียงต้นแบบเท่านั้น

ไฮโดรเจนเป็นตัวกลางที่มีพลังงานต่อหน่วยน้ำหนักสูงมาก แต่กลับให้พลังงานต่อหน่วยปริมาตรต่ำมาก (เนื่องจากอยู่ในสภาวะก๊าซ) ซึ่งสถานะภาพก๊าซของไฮโดรเจนนี้สร้างปัญหาให้กับการกักเก็บเป็นอย่างมาก ถ้าต้องการเก็บเข้าไปในเนื้อที่ที่จำกัด โดยวิธีการเก็บไฮโดรเจนยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา วิธีการเก็บไฮโดรเจนมีอยู่หลายวิธีด้วยกัน

อันได้แก่การใช้ถังความดันสูง หรือการใช้ถังความเย็นต่ำมาก (Cryogenic) ซึ่งก็ยังถือว่าไม่เหมาะแก่การกักเก็บและการนำมาใช้สักเท่าไหร่ โดยงานวิจัยที่กำลังพัฒนาอยู่ในขณะนี้มุ่งไปพัฒนาวัสดุรูพรุนที่สามารถกักเก็บไฮโดรเจนได้ในภาวะความดันบรรยากาศและที่อุณหภูมิห้อง ทั้งนี้นาโนเทคโนโลยีก็มีส่วนช่วยพัฒนาวิธีการกักเก็บไฮโดรเจนด้วยเช่นกัน โดยเก็บไว้ในคาร์บอนนาโนทิวป์ 

การร่วมกันตั้งมาตรฐานสากลจะช่วยให้การออกแบบระบบไม่เกิดขั้นตอนซ้ำซ้อน ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบใหม่เพื่อรองรับมาตรฐานหรือข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ซึ่งการวางมาตรฐานควรจะวางอยู่บนหลักการการตอบสนองและสนับสนุนการค้าเทคโนโลยีไฮโดรเจนในระดับสากล ดังนั้นองค์กรมาตรฐานสากลอย่าง ISO ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในการตั้งกรรมการเพื่อร่วมกันร่างมาตรฐานเทคโนโลยีไฮโดรเจน (ISO/TC 197–Hydrogen technology)

• ISO 13984 “Liquid Hydrogen - Land vehicle fuelling system interface” (เกี่ยวกับการใช้ไฮโดรเจนเหลวในยานยนต์ภาคพื้น)
ต่อมาได้มีมาตรฐานอีก 7 ฉบับที่อยู่ในระหว่างขั้นตอนการร่างดังนี้

• ISO 13985 “Liquid Hydrogen–Land vehicle tanks” (เกี่ยวกับการใช้ไฮโดรเจนเหลว และถังเก็บสำหรับยานยนต์ภาคพื้น)
• ISO 13986 “Tank containers for multimodal transportation of liquid hydrogen” (เกี่ยวกับถังเก็บไฮโดรเจนเหลวเพื่อการขนส่งหลายลักษณะ ทั้งทางบก ทางน้ำ ทางอากาศ)

• ISO 15594 “Airport hydrogen fuelling facility” (เกี่ยวกับระบบโครงสร้างและจุดบริการเติมไฮโดรเจนสำหรับอากาศยาน)
• ISO 15866 “Gaseous hydrogen and hydrogen blends–Service stations” (เกี่ยวกับ สถานีบริการเติมก๊าซไฮโดรเจนและไฮโดรเจนผสม)

• ISO 15869 “Gaseous hydrogen and hydrogen blends–Land vehicle fuel tanks” (เกี่ยวกับถังจุก๊าซไฮโดรเจนและไฮโดรเจนผสมสำหรับยานยนต์ภาคพื้น)

• ISO 15916 “Basic requirements for the safety of hydrogen systems” (ข้อกำหนดพื้นฐานเพื่อสร้างความปลอดภัยให้กับระบบการใช้ไฮโดรเจน)

นอกจากนี้ยังมีความร่วมมือภายในกลุ่มสหภาพยุโรป อย่าง EIHP (the European Integrated Hydrogen Project) ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างภาคอุตสาหกรรมและตัวแทนรัฐบาลที่กำลังร่วมกันร่างมาตรฐานยุโรปเพื่อรองรับการพัฒนาเทคโนโลยีไฮโดรเจนในยุโรปโดยเฉพาะ

จากข้อมูลกระทั่งปัจจุบันพบว่าไม่มีอุปสรรคทั้งทางเทคนิคหรือทางด้านความปลอดภัยที่จะขวางกั้นการนำเทคโนโลยีไฮโดรเจนมาใช้เป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนทั้งในส่วนของยานยนต์และระบบขนส่ง หรือไม่ว่าจะเป็นระบบการสำรองพลังงานขนาดกลาง เพราะการใช้ไฮโดรเจนมีความปลอดภัยมากกว่าหรืออย่างน้อยก็เท่ากับเครื่องยนต์ในปัจจุบันนี้

ทั้งนี้การศึกษาเทคโนโลยีไฮโดรเจนไม่ว่าจะเป็นใน เยอรมนี นอร์เวย์ และแคนนาดา ยังเป็นเพียงการศึกษาเกี่ยวกับการผลิตหรือสกัดไฮโดรเจนจากธรรมชาติเท่านั้น แต่ฐานความรู้ลงลึกในเทคโนโลยีของไฮโดรเจนรวมทั้งเซลล์เชื้อเพลิงเองยังถือว่าไม่เพียงพอ ซึ่งจะเป็นอุปสรรคใหญ่ในการนำไฮโดรเจนมาใช้งานจริงให้ได้ในระบบขนส่งมวลชน

จากการทดลองใช้รถบัสไฮโดรเจน  Nebus บริการในเขตเมืองหลวงของนอร์เวย์ คือเมืองออสโล (Oslo) ทำให้เราทราบว่าจริง ๆ แล้วผู้คนรู้จักเทคโนโลยีไฮโดรเจนจากภาคการศึกษาในโรงเรียน ดังนั้นการกระจายข้อมูลหรือเทคโนโลยีใหม่ ๆ ควรจะต้องมีการปลูกฝังตั้งแต่การศึกษาในโรงเรียนทุกระดับชั้น ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนว่ากลุ่มวัยรุ่นจะเป็นกลุ่มคนที่ไม่กลัวการใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ ดูได้จากโทรศัพท์มือถือ อินเทอร์เน็ต และอื่น ๆ

แต่ที่สำคัญควรมีการฝึกฝนผู้เชี่ยวชาญควบคู่กันไปด้วยเพื่อรองรับเทคโนโลยีไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิงโดยเฉพาะ เพราะการขาดบุคลากรที่มีความรู้ความชำนาญจะเป็นข้อจำกัดหนึ่งในการพัฒนาเทคโนโลยีด้านนี้ไป โดยกลุ่มคนที่ต้องได้รับการบ่มเพาะได้แก่ผู้เชี่ยวชาญในด้านมอเตอร์ไฟฟ้า เพราะรถที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการส่งกำลังเป็นหลัก

ทั้งนี้ยังต้องครอบคลุมไปถึงบุคลากรในอู่ซ่อมรถที่ต้องผ่านการอบรมจนเกิดความเข้าใจอย่างถ่องแท้ในเทคโนโลยีไฮโดรเจน และสุดท้ายบุคลากร ณ สถานีบริการไฮโดรเจน ก็มีส่วนช่วยให้การนำเทคโนโลยีไฮโดรเจนมาใช้ได้ง่ายขึ้น ที่จริงการเติมไฮโดรเจนมีขั้นตอนไม่ต่างจากการเติมก๊าซธรรมชาติเลย ดังนั้นในสถานีบริการที่ผู้ให้บริการมีความคุ้นเคยกับระบบการเติมก๊าซธรรมชาติอยู่แล้ว คงไม่เป็นปัญหาถ้าจะเปลี่ยนไปเป็นไฮโดรเจนแทน

สำหรับการเปลี่ยนจากยุคการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงสู่การใช้ก๊าซธรรมชาติ คงจะเสมือนเป็นช่วงต่อเพื่อปูทางเข้าสู่ยุคของไฮโดรเจน  ซึ่งถือว่าเป็นเชื้อเพลิงที่ไม่มีวันหมด ทั้งนี้เพราะว่าทั้งเมทานอลและก๊าซธรรมชาติล้วนเป็นเชื้อเพลิงประเภทคาร์โบไนเฟอรัส (ประกอบด้วยคาร์บอนเป็นหลัก) ซึ่งเมื่อเผาไหม้จะให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ยากจะขจัดและแยกออก

ทั้งนี้การขยายระบบโครงสร้างเพื่อรองรับการใช้เมทานอลและก๊าซธรรมชาติคงเป็นทางเลือกที่ไม่ดีนัก เพราะว่าการใช้เชื้อเพลิงทั้งสองอย่างไม่สามารถช่วยแก้ปัญหาภาวะเรือนกระจกได้เลย และที่แย่ยิ่งกว่าคือถ้าเกิดการขยายการใช้เชื้อเพลิงทั้งสองประเภทมาก ๆ อาจจะเป็นเพียงการย้ายจากการแหล่งพึ่งพาแหล่งเชื้อเพลิงที่มีอยู่อย่างจำกัดแหล่งหนึ่งสู่อีกแหล่งเท่านั้น และยังเป็นการชะลอการพัฒนาและก่อสร้างระบบโครงสร้างรองรับเทคโนโลยีไฮโดรเจนให้ช้าลงไปอีก

ถ้าเราเปรียบเทียบปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้จากการเผาไหม้เมธานอล พบว่าจะมีอัตราการปล่อยลดลงจากการเผาไหม้ของน้ำมันเชื้อเพลิงถึง 30–40% ทำให้มีแนวโน้มที่จะใช้รถยนต์สันดาปภายในแบบไฮบริดจ์ (ผสม) ที่สามารถช่วยลดการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลง จะคล้ายกับการใช้เซลล์เชื้อเพลิงเมทานอล [ข้อมูล: Automotive World, March 2000]

แต่สำหรับบริษัทผู้ผลิตน้ำมันแล้วน่าจะมีแนวโน้มที่จะพัฒนาระบบโครงสร้างเพื่อรองรับการใช้เมธานอล  เพราะว่าถ้าพวกเขายังต้องการรักษาความเป็นผู้นำด้านการจำหน่ายเชื้อเพลิงแล้ว คงไม่ยากที่จะเปลี่ยนมาขายเมทานอลแทน แต่ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมคงไม่ใช่หัวข้อที่ได้รับการพิจารณาจากกลุ่มนักธุรกิจส่วนนี้สักเท่าไหร่

สำหรับรถบัสที่ใช้ก๊าซธรรมชาติดูเหมือนว่าจะมีข้อเสียมากกว่าการใช้รถบัสที่เติมเชื้อเพลิงดีเซลธรรมดาเสียอีก  เพราะก๊าซธรรมชาติเมื่อเผาไหม้แล้วจะปล่อยก๊าซก่อภาวะเรือนกระจกในปริมาณที่มากกว่า ในรูปของก๊าซมีเทน แต่ภาพลักษณ์ของรถบัสที่ใช้ก๊าซธรรมชาติดูเหมือนจะช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมเพราะลดปริมาณการปล่อยฝุ่นและอนุภาคในอากาศลงมาก

แต่โดยภาพรวมแล้วไม่ได้แก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง เพราะอย่างที่เคยกล่าว ก๊าซมีเธนที่ได้จากการเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติมีความสามารถในการกักเก็บความร้อนสูงกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่เท่ากันถึงยี่สิบเอ็ดเท่าตัวเลยทีเดียว (ก่อภาวะโลกร้อนได้มากกว่าถึง 21 เท่า)

1. http://www.bmwworld.com/models/mini/hydrogen.htm
2. http://www.ottawahyundai.com
3. http://www.nissan-global.com
4. http://www.benzworld.org/forums
5. http://www.gm.com/company/gmability/sustainability/reports/05
6. http://www.ariema.com/english.htm
7. Automotive World, (2000), mars.
8. Berry, G., (1996). "Hydrogen as a Transportation Fuel: Costs and Benefits," Lawrence Livermore Laboratory, UCRL-ID-123465, mars 1997.
9. DOE, (2000) "DOE Hydrogen Program 2000" http://www.doe.gov