氫燃料電池車的工作原理簡介
來源：氫能源燃料電池電動汽車 2020-04-03
近年來，隨著國內外氫能產業的不斷發展，氫燃料電池車作為氫能產業鏈下游集成應用中最為重要的一環，受到了廣泛的重視。國內關于氫能的各項產業，基本都與氫燃料電池車相關，為燃料電池車服務。
在國家政策上，對于氫燃料電池車的不退坡補貼會持續到2020年；同時，各地方政府也配合出臺了關于燃料電池車的購置及運營補貼政策。可以預見，在未來較長一段時間內，氫燃料電池車及其相關產業都將會是氫能產業的主要發展方向。
氫燃料電池車區別于普通汽車的地方，主要在其動力系統上。普通汽車以汽油等燃料在內燃機中燃燒做的功為動力；而氫燃料電池車是以氫燃料電池產生的電能為電動機供電，以電動機做的功作為動力的。
如上圖所示，氫燃料電池車的動力系統主要由以下幾部分構成：
（1）燃料口：氫氣燃料的加注口，直接連在氫氣儲罐上。
（2）蓄電池：減速時幫助制動，并將部分機械能轉化為電能儲存起來；加速時釋放儲存的電能幫助加速。
（3）高壓氫氣儲罐：內部充滿高壓氫氣作為汽車的燃料。其內部壓力一般為35MPa，少部分車輛可達到70MPa。
（4）安全裝置：當汽車發生碰撞或者氫氣泄露時，切斷燃料電池的氫氣供給。
（5）PEMFC（質子交換膜燃料電池）電堆：氫燃料電池車最核心部件，為電動發動機供電，保證汽車平穩行駛。
（6）發動機（電動）：汽車的直接動力源。
（7）駕駛系統：連接駕駛室，控制車輛運行狀態。
其中，PEMFC電堆作為車輛的核心部件，其單電池的原理圖如下：
圖中，左側為電池陽極（負極），氫氣作為燃料進入此極；右側為電池陰極（正極），空氣中的氧氣作為氧化劑進入此極。
電池在正常工作時，在陽極側，氫氣在金屬鉑的催化以及電路的作用下失去電子，變成氫離子（H+，質子），并通過只對氫離子有選擇性的PEM到達陰極側，而電子只能通過外電路到達陰極，從而產生可利用的電流。在陰極側，空氣中的氧氣在金屬鉑的催化以及電路的作用下得到電子，變成氧負離子（O2-）。隨后，從陽極側進入陰極側的氫離子與氧負離子結合生成水，從陰極流出。
氫燃料電池車在經由燃料口充氫后，方可正常啟動運行。當司機打開控制系統，將汽車發動后，燃料電池堆開始工作，消耗氫氣，產生電能，帶動電動發動機工作，汽車開始行駛。
相比于普通汽車，氫燃料電池車的排放物只有純凈的水而沒有其他污染物，且只需要少量氫氣（2.5公斤）即可續航400公里左右，燃料的成本要大大低于汽油、柴油等內燃機燃料。
而相比于純電動汽車，氫燃料電池車以PEMFC電池堆替代鋰電池，作為電動發動機的能量來源，使得汽車擁有了更遠的續航里程；同時，充能（充氣）時間從電動車的1-2小時變為了氫燃料電池車的3-5分鐘，大大節約了時間。
