燃料電池汽車的工作原理

燃料電池汽車（FCV）是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車，可以減少對外國石油的依賴，降低有害氣體的排放。燃料電池汽車使用氫氣而非汽油，不會排放有害氣體。這項技術的潛力非常巨大，但仍有一些技術挑戰有待克服。

1、電力控制單位--管理電流。

2、電動機--與內燃機相比驅動車輛更為安靜、順滑和高效，更少需要保養維護。

3、電池組--讓氫氣與氧氣產生化學反應產生電流。

4、高輸出電池--回吸引剎車產生的電力并對電動機提供補充電力。

5、氫氣儲存罐--以極高的壓力儲存氫氣。

收益

更少的溫室氣體排放

汽油車和柴油車要排放溫室氣體，主要是二氧化碳，可以導致全球氣候變化。而燃料電池汽車使用純氫，排放出來的只有水和熱量，不產生溫室氣體。

雖然工廠生產氫氣也會產生溫室氣體，但相比之下，產生的溫室氣體量要遠小于傳統汽車的排放量。

減少石油依賴

因為使用氫氣，可以減少對海內外石油、煤炭和天然氣的依賴，而生產氫氣只需一些可再生資源，如水、沼氣和農業廢棄物等。這將使國家減少對石油的依賴度，不易受多變的石油價格的沖擊。

減少空氣污染物

公路汽車對空氣污染產生巨大的影響，而燃料電池汽車不產生煙霧和有害顆粒。如果氫氣是從礦物燃料中提取的，也會產生一些污染，但遠低于常規汽車尾氣的污染。

挑戰

目前可供選擇的車型還不多，加氫站還不普遍，現在主要是在美國加州在進行推廣。燃料電池汽車的推廣任重道遠。

車輛成本

目前燃料電池汽車要比傳統汽車和混合動力汽車更加昂貴，但價格已經在逐年下降，美國能源部到2017年的目標是30美元/千瓦。制造商應該不斷降低成本，特別是燃料電池和氫儲存的價格，以便與傳統汽車更好地競爭。

加氫站

目前氫氣生產、運輸和加氫站的基礎設施建設還非常薄弱，尚不足以支撐燃料電池汽車的大規模使用。

美國能源部與其他聯邦機構聯合學術機構、汽車制造商研究部署氫基礎設施的解決方案。預計到2015年底，加利福尼亞將有50多個加氫站對外開放。

燃料電池的耐久性和可靠性

目前燃料電池系統沒有內燃機耐用，特別是在某些極端溫度和濕度下。目前燃料電池的耐久性只有商業化目標的一半。過去數年，燃料電池汽車的耐久性已經大幅度提高，從原來的3.2萬公里上升到12萬公里，但專家們認為必須要達到24萬公里才能與傳統汽車相競爭。

公共教育

必須讓公眾了解燃料電池的優點。正如任何新車上市時，消費者總是擔心其安全性和可靠性。公共教育可以加快這一過程。

燃料電池汽車普通使用聚合物電解質膜（PEM）燃料電池，也被稱作質子交換膜電池，使用氫氣和空氣中的氧氣產生發電。下圖顯示了電池的工作原理。

燃料電池組

大多數燃料電池產生的電壓僅有1.16伏，遠遠達不到汽車的電力需求。因此必須將許多電池組裝成電池堆棧。燃料電池產生的潛在電量取決于電池的性能與電池的數量。