氫燃料動力電池車最近很火。豐田汽車在日本正式公布了其量產版氫燃料動力電池車Mirai，并準備在日本上市；而就在十一月中旬，本田也公布了其最新的氫燃料動力電池車FCVSedan，并表示將在明年三月上市；與此同時，大眾集團毫不示弱，在洛杉磯車展上展示了旗下包括奧迪A7Sportbackh-tronquattro等在內的三款氫燃料動力電池車。

車企們如此密集的動作，正在傳遞著一個清晰的信號：氫燃料動力電池車已不再是一個“未來傳說”，而是即將市場化的最新一代綠色環保汽車技術。作為一個讓我們稍感陌生的詞語，“氫燃料動力電池車”究竟是什么？它的工作原理是怎么樣的？與其它諸如純電動汽車等車型相比，它的優勢到底在哪？本文將為您進行一一解讀。

氫燃料動力電池車究竟是一種怎么樣的車？

目前，混合動力車與純電動汽車在市場上正在被逐漸地接受，成為繼普通內燃機車之后，汽車在動力形式上的一大轉變。

混合動力車依靠燃油發動機與電動機協作的方式供應給車輛驅動力。一般而言，混合動力車在起步等低速情況下采用純電動驅動，在急加速等情況下采用燃油機+電動機的雙重動力驅動，以達到新增燃油經濟性的效果。（如豐田普銳斯、大眾高爾夫GTE、福特蒙迪歐混動版等都屬于典型的混合動力車）

還有一類增程式混合動力車，也同時搭載了燃油機與電動機。只不過，其車輛本身是靠著電動機來驅動的，通常燃油機的任務是為車載蓄電池充電，因此燃油機自身不參與車輛驅動過程。（如寶馬i3增程版、雪佛蘭沃藍達）

純電動汽車則比較單純，車輛驅動完全依靠電動機來完成，車內沒有裝備任何傳統的內燃機，而電動機所需的電能來自于車上搭載的蓄電池。（如特斯拉ModelS、日產聆風、雷諾ZOE等都是此類車型）

現在回到主題：氫燃料動力電池車。雖然名字很長，但簡單地說，它更像是一種增程式電動汽車。

也許有些人會認為氫燃料動力電池車是以燃燒氫原料作為動力的。其實不然，氫燃料動力電池指的是氫通過與氧的化學反應，從而出現電能的裝置。（單純依靠燃燒氫來驅動的“氫內燃機車”也曾出現過，比如寶馬的氫能7系

氫燃料動力電池車的驅動力來自于車上的電動機，就像純電動汽車相同。所以可以理解為一輛“自帶氫燃料發電機的電動汽車”。其理念與增程式車型相類似，只不過電能的來源由一臺燃油機變成了氫燃料動力單元。

氫燃料動力電池車的工作原理到底是怎么樣的？

目前，各個車企的氫燃料動力電池車在基本原理上是較為一致的，只是在細節設計上有所差別。下面小編以豐田剛剛公布的氫燃料動力電池車Mirai為例，來為您解析氫燃料動力電池車的“秘密”。[page]

Mirai的動力系統被稱為TFSC（ToyotaFCStack），即豐田燃料動力電池堆棧，是以燃料動力電池堆棧為核心組件的一套復雜混合動力系統。另外還包括燃料動力電池升壓器、高壓儲氣罐以及驅動電機等部分。燃料動力電池堆棧位于車身下部，是氫氣與氧氣進行反應的場所，也是氫燃料動力電池車的關鍵。

在燃料動力電池堆棧里，將進行氫與氧相結合的反應，其過程中存在電荷轉移，從而出現電流。與此同時，氫與氧化學反應后正好生成一氧化二氫，即水。

燃料動力電池堆棧作為一個化學反應池，其最為關鍵的技術核心在于“質子交換薄膜”。

在這層薄膜的兩側緊貼著催化劑層，將氫氣分解為帶電離子狀態。隨后攜帶電子的氫通過這道薄膜，留下身上的電子，變成正價氫質子，并通過薄膜到達另一端。緊接著，氫質子與氧在薄膜的另一端結合，同時所丟失的電子被“還給”它，出現水。水成為了該反應過程中的唯一“廢料”。[page]

隨著氧化反應的進行，電子不斷發生轉移，就形成了驅動汽車所需的電流。假如說，氫燃料動力電池車的技術突破是在發明一種汽車，倒不如說是在發明一種全新的“發電機”，然后整合進一部車子里。

在燃料動力電池堆棧中，排布了諸多薄膜，可以出現大量的電子轉移，形成供車輛行駛所需的電流。一般情況下，這些電流所出現的整體電壓為300V左右，不足以帶動一臺車用大功率電機。因此，像Mirai這樣的氫燃料動力電池車還裝備了升壓變壓器，將電壓升至600V以上，從而順利推動電動機。

除了電能出現的燃料動力電池堆棧外，氫燃料動力電池車的動力系統中還包括儲氫罐，用來存儲出現電能要的氫原料。由于氫氣在一般氣壓下的密度較低，且為氣體狀態，想要得到足夠的氫氣來供應燃料動力電池堆棧，就要進行壓縮，因此儲氫罐的設計與強度也十分重要。豐田Mirai擁有三個儲氫罐，奧迪A7Sportbackh-tronquattro則有四個。未來科技已駕到！氫燃料動力電池車技術解析0

當然，氫燃料動力電池車也搭載有一套蓄電池，平時將氫燃料堆棧所出現的多余電能儲存起來，在制動時，回收的電能也可儲存在里面。

氫燃料動力電池車優勢何在？

1零排放

前面已經提到，氫燃料動力電池堆棧在出現電能的過程中只出現水，因此它最為耀眼的優勢便是真正地實現了“零排放”目標。這聽起來似乎不可思議，但事實的確如此。

2消除“里程憂慮”

一般情況下，氫燃料動力電池車每行駛100公里要大約要一公斤氫氣。而像豐田Mirai、奧迪A7Sportbackh-tronquattro這樣的車型可儲存約5公斤左右的壓縮氫氣。理論上，在加滿氫的狀態下續航里程達到500公里不成問題。

3燃料補充時間與燃油車相當

氫燃料動力電池車加注氫氣的過程非常快速便捷，專用的加氫設備可在幾分鐘之內加滿氫原料。相關于純電動汽車較長的充電等待時間，優勢極其明顯。

4性能叫板燃油車

奧迪A7Sportbackh-tronquattro作為一款氫燃料動力電池車，前后軸各配備了一臺最大輸出功率85Kw，最大扭矩270Nm的電動機，總功率達170Kw，更供應了高達540Nm的扭矩。該車0-100Km加速7.9秒，最高時速180Km/h，可與汽油車媲美。

結語：

作為剛剛進入實用化階段的氫燃料動力電池技術而言，依舊存在著一些缺點。比如在價格上，豐田Mirai的建議售價為723.6萬日元，約合38萬元人民幣，依舊高于普通汽車。而目前加氫站等支持設施也比較稀少，在補充燃料的便利性上還遠遠不能和燃油車相比。

然而，隨著技術的進步、基礎設施建設的跟進以及新產品的逐步上市，兼顧了環保、性能和實用性的氫燃料動力電池車或將成為新能源汽車的最終解決方法，從而徹底取代傳統內燃機車。我們可以試著想象一下，一個不再提及“氣缸”、“排量”、“尾氣”的世界，將會是什么樣子？