一文带你了解氢燃料电池汽车

氢燃料电池是一种清洁的能源，在运行过程中不会对环境造成不利影响，因为其副产品只是热和水。

01  什么是氢燃料电池汽车？

氢燃料电池汽车（简称HFCV）使用与电动汽车相同的电动机来驱动车轮，但它不是由一个大而重的动力电池供电，而是由一个燃料电池堆供电，在这个燃料电池堆中，纯氢（H2）穿过一层膜，与空气中的氧气（O2）结合，产生转动车轮的电力和水蒸气。排放产物无污染，并且可再生，是目前公认的最清洁的新能源汽车之一。

氢气在这里实际上不是一种燃料，而是一种能量载体。氢燃料电池汽车司机在“加氢站”为车辆的碳纤维高压储氢罐加氢，在概念上与加油站加注燃油非常相似，一般也只有只有五分钟。

02  氢燃料电池汽车的优点有哪些呢？

1.可再生且随时可用

氢是宇宙中最丰富的元素，尽管从水中提取氢面临着挑战，但氢是一种独特的丰富的可再生能源，非常适合我们未来对的零碳需求。

2.氢是支持零碳能源战略的清洁灵活的能源来源

氢燃料电池是一种清洁的能源，在运行过程中不会对环境造成不利影响，因为其副产品只是热和水。与生物燃料或水力发电不同，氢不需要大片土地来生产。

3.比化石燃料能量密度更高

氢燃料电池技术可提供高密度的能源。按重量计算，氢的能量含量是所有常见燃料中最高的。高压气态氢和液态氢的能量密度（约 120 兆焦耳/千克）是柴油和液化天然气的三倍，体积能量密度与天然气相似。  

4.与其他能源相比效率高

氢燃料电池比许多其他能源（包括许多绿色能源解决方案）更高效。这种燃料效率可使单位重量燃料产生更多能量。例如，传统燃烧发电厂的发电效率为 33-35%，而氢燃料电池的发电效率高达 65%。

5.几乎零排放

氢燃料电池不会像化石燃料那样产生温室气体排放，从而减少污染，改善空气质量。

6.快速充电时间

氢燃料电池动力装置的充电时间非常快，与传统内燃机汽车（ICE）的充电时间相近，与电池驱动的电动汽车相比则明显更快。电动汽车充电需要 30 分钟至数小时，而氢燃料电池充电时间不到 5 分钟。这种快速充电时间意味着氢动力汽车具有与传统汽车相同的灵活性。

7.无噪声污染

氢燃料电池不会像风能等其他可再生能源一样产生噪音污染。这也意味着，与电动汽车一样，氢动力汽车比使用传统内燃机的汽车安静得多。

8.续航里程长

氢燃料电池在使用时间方面效率更高。氢能汽车的续航里程与使用化石燃料的汽车相同。这比目前电动汽车（EV）的续航里程更长，而电动汽车正越来越多地采用燃料电池动力装置作为 "增程器"。氢燃料电池也不会受到外界温度的明显影响，不会像电动汽车那样在寒冷的天气中里程打折。

03  氢燃料电池汽车的面临的挑战有哪些呢？

氢燃料电池具有有许多优点，包括高能量密度、零排放和运行噪声低等。然而它也有以下几个核心缺点制约着它的大规模应用：

1.氢气生产：目前，大多数氢气是通过一种名为蒸汽甲烷重整（SMR）的过程从天然气中产生的，该过程会排放温室气体二氧化碳，从而降低环境效益。其他方法，如电解水，可以使用可再生能源生产氢气，看似过程简单，但这一过程的制备设备和工艺，目前成本非常高昂并且耗能高，目前仅占氢气总产量的5%左右。

2.储存和运输：氢是最轻的元素，这意味着它的体积能量密度较低。储存和运输氢气可能具有挑战性且成本高昂。它需要高压或低温储罐，这增加了车辆或基础设施的重量和复杂性。此外，由于氢气的易燃性和容易泄露，并且氢气对于储存罐体有腐蚀作用(氢脆效应)，所以处理和储存氢气也存在安全问题。

3.基础设施：加氢站基础设施仍然比较少，这是由于与汽油站或充电站相比，加氢站的投资更大。

4.成本：与传统内燃机甚至电池电动汽车相比，氢燃料电池装置本身仍然相对昂贵,所以在整车价格上仍然没有优势。

5.耐久性和寿命：燃料电池是一种复杂的电化学装置，其内部催化材料容易随着时间的推移而发生性能退化，在车辆使用寿命内保持其效率和耐久性是一项技术挑战。

所以解决以上这些缺点，对于氢燃料电池技术在未来的广泛应用至关重要。