早期阶段，燃料电池发动机的技术性能欠佳，需要极大改进才能满足实际使用要求，主要涉及以下几个问题。

一是燃料电池的功率密度较低，整个燃料电池发动机输出的功率受到局限；并且，由于其动态响应较慢，在汽车均速行驶时问题尚不突出，而工况改变时，如在加速或爬坡需要更大功率的情况下，就显得很困难，影响到汽车的正常使用。

二是燃料电池发动机的耐久性较差，使用寿命较短。在前期阶段，国际上燃料电池发动机的使用寿命普遍不超过3000小时（美国能源部制定的、可满足正常使用要求的2020年目标为5000小时），与实际应用的要求还有不少差距；燃料电池汽车行驶4～5万公里后，功率即下降约40%，与传统内燃机普遍可保证汽车行驶50万公里以上相比，还逊色得多。

三是燃料电池发动机的环境适应性较差，尤其是低温情况下起动比较困难（纯电动汽车也有这种弱点），不能很好满足天气寒冷时的汽车正常使用要求。

2、系统可靠性要求高

为使燃料电池发动机具有足够大的输出功率而驱动汽车，需要把成百上千（乃至更多）个单体燃料电池集成于一体，构成燃料电池堆，不仅要求每个部件都具有一致的质量，而且串联作业时也不允许有任何的差错。如果单体电池间由于水、热、压力、燃料供应以及膜的情况的不同而出现性能上的差异，那么电池堆内部就会出现不平衡性，从而影响电池发动机的正常工作。例如燃料电池的核心部件膜电极制备，其可靠性要求就很高，需要高度关注单片膜电极制备的均一性和膜电极批量生产的一致性等。