【导读】车企们如此密集的动作，正在传递着一个清晰的信号：氢燃料电池车已不再是一个“未来传说”，而是即将市场化的最新一代绿色环保汽车技术。作为一个让我们稍感陌生的词语，“氢燃料电池车”究竟是什么？它的工作原理是怎样的？与其它诸如纯电动车等车型相比，它的优势到底在哪？
前言
氢燃料电池车最近很火。11月18日，丰田汽车在日本正式发布了其量产版氢燃料电池车Mirai，并准备在日本上市；而就在11月中旬，本田也发布了其最新的氢燃料电池车FCVSedan，并表示将在明年3月上市；与此同时，大众集团毫不示弱，在洛杉矶车展上展示了旗下包括奥迪A7Sportbackh-tronquattro等在内的三款氢燃料电池车。
车企们如此密集的动作，正在传递着一个清晰的信号：氢燃料电池车已不再是一个“未来传说”，而是即将市场化的最新一代绿色环保汽车技术。作为一个让我们稍感陌生的词语，“氢燃料电池车”究竟是什么？它的工作原理是怎样的？与其它诸如纯电动车等车型相比，它的优势到底在哪？本文将为您进行一一解读。
氢燃料电池车究竟是一种怎样的车？
目前，混合动力车与纯电动车在市场上正在被逐渐地接受，成为继普通内燃机车之后，汽车在动力形式上的一大转变。
混合动力车依靠燃油发动机与电动机协作的方式提供给车辆驱动力。一般而言，混合动力车在起步等低速情况下采用纯电动驱动，在急加速等情况下采用燃油机+电动机的双重动力驱动，以达到增加燃油经济性的效果。（如丰田普锐斯、大众高尔夫GTE、福特蒙迪欧混动版等都属于典型的混合动力车）
还有一类增程式混合动力车，也同时搭载了燃油机与电动机。只不过，其车辆本身是靠着电动机来驱动的，通常燃油机的任务是为车载蓄电池充电，因此燃油机自身不参与车辆驱动过程。（如宝马i3增程版、雪佛兰沃蓝达）
纯电动车则比较单纯，车辆驱动完全依靠电动机来完成，车内没有装备任何传统的内燃机，而电动机所需的电能来自于车上搭载的蓄电池。（如特斯拉ModelS、日产聆风、雷诺ZOE等都是此类车型）
现在回到主题：氢燃料电池车。虽然名字很长，但简单地说，它更像是一种增程式电动车。
也许有些人会认为氢燃料电池车是以燃烧氢原料作为动力的。其实不然，氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应，从而产生电能的装置。（单纯依靠燃烧氢来驱动的“氢内燃机车”也曾出现过，比如宝马的氢能7系）
氢燃料电池车的驱动力来自于车上的电动机，就像纯电动车一样。所以可以理解为一辆“自带氢燃料发电机的电动车”。其理念与增程式车型相类似，只不过电能的来源由一台燃油机变成了氢燃料动力单元。
氢燃料电池车的工作原理到底是怎样的？
目前，各个车企的氢燃料电池车在基本原理上是较为一致的，只是在细节设计上有所区别。下面小编以丰田刚刚发布的氢燃料电池车Mirai为例，来为您解析氢燃料电池车的“秘密”。
Mirai的动力系统被称为TFSC（ToyotaFCStack），即丰田燃料电池堆栈，是以燃料电池堆栈为核心组件的一套复杂混合动力系统。另外还包括燃料电池升压器、高压储气罐以及驱动电机等部分。燃料电池堆栈位于车身下部，是氢气与氧气进行反应的场所，也是氢燃料电池车的关键。
在燃料电池堆栈里，将进行氢与氧相结合的反应，其过程中存在电荷转移，从而产生电流。与此同时，氢与氧化学反应后正好生成一氧化二氢，即水。
燃料电池堆栈作为一个化学反应池，其最为关键的技术核心在于“质子交换薄膜”。
在这层薄膜的两侧紧贴着催化剂层，将氢气分解为带电离子状态。随后携带电子的氢通过这道薄膜，留下身上的电子，变成正价氢质子，并通过薄膜到达另一端。紧接着，氢质子与氧在薄膜的另一端结合，同时所丢失的电子被“还给”它，产生水。水成为了该反应过程中的唯一“废料”。
随着氧化反应的进行，电子不断发生转移，就形成了驱动汽车所需的电流。如果说，氢燃料电池车的技术突破是在发明一种汽车，倒不如说是在发明一种全新的“发电机”，然后整合进一部车子里。
在燃料电池堆栈中，排布了诸多薄膜，可以产生大量的电子转移，形成供车辆行驶所需的电流。一般情况下，这些电流所产生的整体电压为300V左右，不足以带动一台车用大功率电机。因此，像Mirai这样的氢燃料电池车还装备了升压变压器，将电压升至600V以上，从而顺利推动电动机。
除了电能产生的燃料电池堆栈外，氢燃料电池车的动力系统中还包括储氢罐，用来存储产生电能需要的氢原料。由于氢气在一般气压下的密度较低，且为气体状态，想要得到足够的氢气来供应燃料电池堆栈，就需要进行压缩，因此储氢罐的设计与强度也十分重要。丰田Mirai拥有三个储氢罐，奥迪A7Sportbackh-tronquattro则有四个。
当然，氢燃料电池车也搭载有一套蓄电池，平时将氢燃料堆栈所产生的多余电能储存起来，在制动时，回收的电能也可储存在里面。
氢燃料电池车优势何在？
1零排放
前面已经提到，氢燃料电池堆栈在产生电能的过程中只产生水，因此它最为耀眼的优势便是真正地实现了“零排放”目标。这听起来似乎不可思议，但事实的确如此。
2消除“里程忧虑”
一般情况下，氢燃料电池车每行驶100公里需要大约需要一公斤氢气。而像丰田Mirai、奥迪A7Sportbackh-tronquattro这样的车型可储存约5公斤左右的压缩氢气。理论上，在加满氢的状态下续航里程达到500公里不成问题。
3燃料补充时间与燃油车相当
氢燃料电池车加注氢气的过程非常快速便捷，专用的加氢设备可在几分钟之内加满氢原料。相对于纯电动车较长的充电等待时间，优势极其明显。
4性能叫板燃油车
奥迪A7Sportbackh-tronquattro作为一款氢燃料电池车，前后轴各配备了一台最大输出功率85Kw，最大扭矩270Nm的电动机，总功率达170Kw，更提供了高达540Nm的扭矩。该车0-100Km加速7.9秒，最高时速180Km/h，可与汽油车媲美。
作为刚刚进入实用化阶段的氢燃料电池技术而言，依旧存在着一些缺点。比如在价格上，丰田Mirai的建议售价为723.6万日元，约合38万元人民币，依旧高于普通汽车。而目前加氢站等支持设施也比较稀少，在补充燃料的便利性上还远远不能和燃油车相比。
然而，随着技术的进步、基础设施建设的跟进以及新产品的逐步上市，兼顾了环保、性能和实用性的氢燃料电池车或将成为新能源汽车的终极解决方案，从而彻底取代传统内燃机车。我们可以试着想象一下，一个不再提及“气缸”、“排量”、“尾气”的世界，将会是什么样子？
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