氫燃料電池指的是氫通過與氧的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的裝置（單純依靠燃燒氫來驅(qū)動(dòng)的“氫內(nèi)燃機(jī)”，也曾出現(xiàn)過，比如寶馬的氫能7系）。氫燃料電池車的驅(qū)動(dòng)力來自于車上的電動(dòng)機(jī)就像純電動(dòng)車樣，因此氫燃料電池車可以理解為一輛“自帶氫燃料發(fā)電機(jī)的電動(dòng)車”。

　　氫燃料電池汽車原理

　　在燃料電池堆棧里，進(jìn)行著氫與氧相結(jié)合的反應(yīng)，其過程中存在電荷轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生電流。與此同時(shí)氫與氧化學(xué)反應(yīng)后正好生成水。

　　燃料電池堆棧作為一個(gè)化學(xué)反應(yīng)池，其最為關(guān)鍵的技術(shù)核心為“質(zhì)子交換薄膜”。在這層薄膜的兩側(cè)緊貼著催化劑層，將氫氣分解為帶電離子狀態(tài)，因?yàn)闅浞肿芋w積小，攜帶電子的氫可以透過薄膜的微小孔洞游離到對(duì)面去，但是在攜帶電子的氫穿越這層薄膜孔洞的過程中，電子被從分子上剝離，只留下帶正電的氫質(zhì)子通過薄膜到達(dá)另一端。氫質(zhì)子被吸引到薄膜另一側(cè)的電極與氧分子結(jié)合。

　　薄膜兩側(cè)的電極板將氫氣拆分成氫離子正電和電子、將氧氣拆分 成氧原子以捕獲電子變?yōu)檠蹼x子（負(fù)電），電子在電極板之間形成電流，2個(gè)氫離子和1個(gè)氧 離子結(jié)合成為水，水成為了該反應(yīng)過程中的唯一“廢料”。從本質(zhì)來講整個(gè)運(yùn)行過程就是發(fā) 電過程。隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，電子不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移就形成了驅(qū)動(dòng)汽車所需的電流。

　　圖1 氫燃料電池的工作原理

　　氫燃料電池汽車研究概況

　　國外

　　據(jù)最新統(tǒng)計(jì)迄今為止推出的燃料電池汽車中，壓縮氫氣最受關(guān)注，這主要是因?yàn)檫@種車型的燃料供給在技術(shù)性上最為簡單可行。各公司出產(chǎn)的 FCV（燃料電池車）從續(xù)駛里程、最大時(shí)速，到燃油經(jīng)濟(jì)性，乃至儲(chǔ)氫的壓力等方面，都取得了較大進(jìn)展。

　　目前日本、韓國和美國等發(fā)達(dá)國家都將大型燃料電池的開發(fā)作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，企業(yè)界也紛紛斥以巨資，從事燃料電池技術(shù)的研究與開發(fā)， 現(xiàn)在已取了許多重要成果，使得燃料電池即將取代傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)及內(nèi)燃機(jī)而廣泛應(yīng)用于發(fā)電及汽車上。

　　國內(nèi)

　　對(duì)于國內(nèi)而言氫燃料內(nèi)燃機(jī)的研究比較滯后。直到上世紀(jì) 80 年代，才涌現(xiàn)出了以浙大、天大等著名高等院校為主要代表的對(duì)氫內(nèi)燃機(jī)的探索研究，而且研究工作主要針對(duì)的是混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，氫燃料通常作為輔助燃料與汽油、柴油等傳統(tǒng)燃料混合燃燒；

　　總的來說我國對(duì)氫發(fā)動(dòng)機(jī)的研究起步較晚，在關(guān)乎氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的眾多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域仍然處于空白階段或是剛剛起步的階段，如較大規(guī)模的制造氫能源、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)、氫氣的供給系統(tǒng)與系統(tǒng)的安全、發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略、污染物排放控制技術(shù)、綜合電子控制管理系統(tǒng)等等都存在不足。在研究的內(nèi)容方面，絕大多數(shù)只是高等院校的理論性探索研究，在核心技術(shù)方面差距仍較大，整體的技術(shù)水平不高。

　　實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的氫燃料電池車報(bào)價(jià)

　　豐田Mirai，在海外售價(jià)為700萬日元左右，享受政府補(bǔ)貼后500萬日元，折合人民幣26.5萬左右。使用了液態(tài)氫作為動(dòng)力能源，液態(tài)氫被儲(chǔ)存在位于車身后半部分的高壓儲(chǔ)氫罐中。3-5分鐘就可以把整個(gè)氫氣罐從0加滿，續(xù)航里程可達(dá)到700km左右。

　　
豐田Mirai

　　本田Clarity，于2017年11月的東京車展中上市，其搭載了氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，鋰離子電池組安置在車廂地板下方。其所搭載的電機(jī)最大功率為177馬力、燃料電池的功率為103kW。其加氫時(shí)間約為3分鐘，JC08工況測(cè)試下的續(xù)航里程可以達(dá)到750km。據(jù)本田執(zhí)行副總裁John Mendel在華盛頓車展上宣布，這款新車將于今年晚些時(shí)候在美國加州上市，售價(jià)在60000美元（約合人民幣39.5萬元）左右，租賃費(fèi)用將低于500美元每月。

　　
本田Clarity

　　現(xiàn)代ix35 FCV，在2013年2月26日，于韓國蔚山工廠正式下線，成為世界上第一輛量產(chǎn)版氫燃料電池車，意義非凡。售價(jià)高達(dá)1.5億韓元，折合人民幣85.5萬元。燃料動(dòng)力系統(tǒng)（BOP）主要分為三個(gè)方面：熱管理系統(tǒng)（TMS）、空氣處理系統(tǒng)（APS）和燃料處理系統(tǒng)（FPS）。能夠10分鐘內(nèi)將氫燃料加滿，然后最大能行使415km。

　　
現(xiàn)代ix35 FCV

　　氫能源作為未來汽車提供動(dòng)力的主要能量之一，有著許多優(yōu)點(diǎn)～首先是干凈衛(wèi)生，氫氣燃燒后的產(chǎn)物是水，不會(huì)污染環(huán)境，其次是氫氣在燃燒時(shí)比汽油的發(fā)熱量高，氫是可再生能源，并且可以從世界很多物質(zhì)中提取。